[发明专利]一种高强度生物质基纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度生物质基纤维的制备方法，该高强度生物质基纤维采用静电纺丝方式制备，以多异氰酸酯、蓖麻油多元醇为原料的组分A，通过静电纺丝纺入反应液B中，通过一定条件反应得到纤维状产物。该生物质基纤维具有高强度、高回弹性且具有一定形状记忆能力的特性，可应用于生物医药领域。

技术领域

本发明涉及一种生物质基纤维的制备方法，尤其涉及一种具有高强度、回弹性出色且具有一定形状记忆能力的生物质基纤维的制备方法。

背景技术

纤维材料在材料中的比重非常之大，除在服装和纺织领域使用天然棉、麻等生物质天然纤维外，大部分性能优异的纤维材料仍采用塑料材料。一方面，塑料材料虽然拥有较优异的力学性能和广泛的适用性，但其来源于石油产品且无法降解，会造成环境污染也造成了资源浪费，另一方面，塑料材料由于其基团的单一要实现某些功能性也非常困难，寻找性能优良、具有功能性且来源于可再生材料的替代材料则成为目前材料领域研究的重中之重。

在目前的可降解材料中，多种生物可降解材料被用于塑料替代中。如淀粉、聚乳酸、生物聚酯、壳聚糖、纤维素等。但单独使用各有各的缺陷，如淀粉、壳聚糖等非常脆，单很难单独使用制备成为纤维。采用聚酯材料单独使用力学性能也存在缺陷，如聚乳酸非常脆，容易断裂，而采用多种生物质聚酯虽然拥有力学性能较好，但功能性很难实现，且原料成本较贵，很难实际应用。开发性能优越、可降解的纤维材料是具有巨大应用前景的。

发明内容

本发明的目的是为了克服生物质纤维材料力学性能上的缺陷，提供一种具有高强度、高回弹性且具有一定形状记忆能力的生物质纤维的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高强度生物质基纤维的制备方法，其特征在于：制备过程包括以下步骤：

（1）静电纺丝液A的制备：在氮气保护下，将一定量的降冰片烷二异氰酸酯、蓖麻油多元醇、2，3-二溴丁二酸、三乙胺溶解于N，N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃以质量比为2：1混合的混合溶剂中，20℃下搅拌1-2小时后，升温至40℃，静置1-2小时，控制粘度达到600-900mPa.s/25℃，形成静电纺丝液A，溶液中，降冰片烷二异氰酸酯的质量分数介于12-24%之间，蓖麻油多元醇的质量分数介于3.6-7.2%之间，2，3-二溴丁二酸的质量分数介于1.2-3.6%之间，三乙胺的质量分数介于0.6-1.5%之间；

（2）反应液B的制备：将八臂羟丁基笼型聚倍半硅氧烷、1，4-丁二醇溶解于丙酮和四氢呋喃以质量比为2：1混合的混合溶剂中，其中八臂羟丁基笼型聚倍半硅氧烷的质量分数介于1.5-3%之间，1，4-丁二醇的质量分数介于0.5-1.2%之间；

（3）将（1）中的静电纺丝液A置于静电纺设备中，静电纺丝于反应液B中，后将置有纺丝的反应液B加热至60℃，通氮气保护下反应4-6小时，后加入丙二酸酯，继续反应1-2小时；其中丙二酸酯的质量介于降冰片烷二异氰酸酯质量的6-12%之间；

（4）将反应后的纤维取出，采用去离子水反复冲洗，得到产物。

进一步，所述降冰片烷二异氰酸酯为日本三井公司Cosmonate^TM的降冰片烷二异氰酸酯，其中含有70%生物质。

进一步，所述蓖麻油多元醇为以蓖麻油、多元酸等为原料经缩聚而成，也可加入不同多元酸或小分子多元醇进行改性，所述蓖麻油多元醇的物性为：羟值介于69-115mg KOH/g之间，酸值小于3mg KOH/g，粘度介于430-670 mPa.s/25℃之间，官能度介于2.1-3.5之间。

进一步，所述蓖麻油多元醇加入反应物质不同、分子链刚性不同，可实现蓖麻油多元醇及反应后的纤维性能强度、柔性等发生一定变化。