[发明专利]一种生物基杜仲胶弹性纤维和纤维膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了生物基杜仲胶弹性纤维和纤维膜及其制备方法，将高分子量的生物基杜仲胶溶解，所得的低浓度溶液经过湿法纺丝、静电纺丝工艺或干法纺丝工艺，制备得到所述杜仲胶弹性纤维和纤维膜。本发明方法制得的弹性纤维较细、纤维膜较薄，具有优异的力学性能和形状记忆功能，可用于织物和高档服装等新型产品的开发。本发明方法简便高效，制备的杜仲胶弹性纤维和纤维膜，是一类新形态的杜仲胶产品，扩展了杜仲胶主要用于橡‑塑领域的传统思路，有利于加速它的综合开发与利用。

技术领域

本发明属于纺织材料领域，涉及一种生物基杜仲胶弹性纤维和纤维膜及其制备方法与应用。

背景技术

通常，弹性纤维是指具有高断裂伸长、低模量和高回弹性的合成纤维。一般来说，可从三个方面来衡量纤维的弹性：一是较低的模量，即发生形变所需的外力较小；二是较大的伸长率；三是较高的弹性恢复性能。弹性纤维纺织品穿着舒适，具有良好的保形性和抗皱性，应用日趋广泛，已成为当前主流纺织产品之一。目前生产的内衣、游泳衣、运动衫、活动服、休闲和室外服装，几乎都要选择性地加人一些弹性纤维。随着人们对舒适性要求的提高，弹性纤维逐渐成为纤维领域的佼佼者，应用领域也从传统的织袜、内衣、运动服等拓展到休闲装、高弹力时装、高档成衣等新兴领域，并继续向汽车装饰领域、医用领域等拓展。

纺织弹性纤维从橡胶弹性体发展而来，向着多样化、功能化的方向发展，为纺织面料的设计提供更多选择。橡胶是早期用到的弹性纤维原料，由于其主要制作成粗支纱线，所以在织造织物中的使用范围有限，逐渐被聚氨酯弹性纤维取代。现在的弹性纤维品种除了聚氨酯纤维之外，还有聚醚酯弹性纤维、硬弹性纤维、聚烯烃弹性纤维、聚酯及复合聚酯弹性纤维、形状记忆弹性纤维等。

杜仲胶是天然胶种之一，产自中国特有的杜仲树，杜仲树的叶、根、皮、种子均含有杜仲胶。杜仲胶的主要成分是反式-1,4-聚异戊二烯，在常温下是一种半结晶性高分子材料，它的力学性能优异，如拉伸强度接近40MPa，断裂伸长率接近600％，邵A硬度约为97，密度约为0.91g/cm³。同时，杜仲胶具有独特的“橡胶-塑料二重性”和形状记忆功能，耐磨性和耐屈挠性能突出，它的综合开发与利用，已经引起国家有关部门的广泛关注。另外，杜仲胶是从天然的杜仲树上直接获得，具有良好的生物相容性，无疑是一种有前途的环保型材料。

早些时期，传统橡胶材料被用于制造弹性纤维，后来由于制成的样品力学性能偏低，影响了后期开发和应用，以致于长久以来没有高分子量橡胶制备弹性纤维的研究报道。而当前仅有将分子量较低的聚氨酯弹性体用于制造弹性纤维的报道。

通常制备纤维的原料为分子量为3-5万的树脂或塑料；制备聚氨酯弹性纤维的原料，是分子量为2-5万的聚氨酯。因为聚合物分子量越大，溶解越难，粘度越大，给加工带来不便。

形状记忆聚合物是一种刺激响应型智能材料，它们可以“记忆”一种或多种预先设定的形状，在受到热、电、磁、光、湿度或化学刺激等外界刺激时，材料能够发生较大的可回复变形。传统的形状记忆聚合物有聚乙烯、环氧树脂、聚己内酯等，但其绝大多数属于热固性材料。本专利研究的杜仲胶，属于一种典型的热塑性形状记忆聚合物，能够可逆变形和反复加工，具有可回复形变量大、形变速度快、密度低、加工成型容易、性能可调节范围大、回复行为可控性强等优点，被广泛应用于生物医用材料、航天航空、汽车、纺织以及自修复等领域。以其为基体的新材料开发应用，具有重要的学术价值和战略意义。

发明内容

本发明的目的在于，基于杜仲胶良好的力学性能，将其通过湿法纺丝(湿纺)、静电纺丝(电纺)加工工艺或干法纺丝(干纺)工艺制成新型材料，即杜仲胶弹性纤维和杜仲胶弹性纤维膜，用于织造高档服装和功能性织物等。

本发明方法简便高效，或通过湿纺工艺、或通过静电纺丝工艺。本发明方法对于扩展杜仲胶当今应用的橡胶和塑料等传统领域提供了新思路，拓宽了它的综合开发利用范围，为杜仲胶工业的发展做出积极贡献。