[发明专利]一种聚多糖螺旋组装体增强增韧的聚多糖纤维的制备方法

说明书

本发明属于纤维制备技术领域，涉及一种聚多糖螺旋组装体增强增韧的聚多糖纤维的制备方法，具体步骤包括：(1)将聚多糖螺旋组装体加入到质量百分比浓度为1～10％的高分子量聚多糖水溶液中，作为纺丝液；(2)采用现有技术的湿法纺丝工艺制备聚多糖纤维，将纺丝液喷丝到凝固浴里，用辊轮收集纤维，室温下风干，即得聚多糖螺旋组装体增强增韧的聚多糖纤维。本发明通过利用聚多糖螺旋组装体为增强体，不同种类的高分子量聚多糖溶液为基体，制备得到了增强增韧的聚多糖纤维，所制得的聚多糖纤维机械性能优异，其制备方法简单，成本低，适于规模化生产，应用前景广阔。

技术领域：

本发明属于纤维制备技术领域，尤其涉及生物聚多糖纤维，特别地，涉及一种聚多糖螺旋组装体增强增韧的聚多糖纤维的制备方法。

背景技术：

天然多糖材料源于大自然，它的种类繁多，分布广泛，具有无毒性、降解性和生物相容性等特征，可以用来制备纤维。

到目前为止，人们开发了几种增强纤维的策略，最常用的方法是添加第二相和物理处理。通过添加第二相来提高纤维的强度是最常见的方法，广泛的添加剂被成功使用，包括无机纳米粒子、二维纳米材料、金属和聚合物等。除了添加剂的力学性能外，其整体力学性能和稳定性在很大程度上取决于与第二相形成界面的强度和韧性。如果要解决相界面的问题，会浪费大量的时间，成本比较高。另一个问题则是考虑到添加剂均匀分散的要求，会导致纺丝原液的浓度有限，而低的纺丝浓度则会导致纤维的强度和韧性有限。

另一方面，物理处理的目的是通过加强分子间的缔合来提高纤维强度，如促进分子纠缠；通过预拉伸来提高纤维内部结晶度；构建高密度分子网络；在不良溶剂的处理下增强分子间氢键等方法。虽然抗拉强度得到了显著的提高，但纤维韧性在很大程度上被牺牲，制备的纤维伸长率很低。因此，通过同时提高强度和韧性来制备高性能的纤维仍然具有挑战性。

发明内容：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供了一种聚多糖螺旋组装体增强增韧的聚多糖纤维的制备方法，其工艺简单，制备成本低且适于规模化生产；同时，所制得的聚多糖纤维机械性能优异。

为了实现上述目的，本发明提供一种聚多糖螺旋组装体增强增韧的聚多糖纤维的制备方法，具体步骤包括：

(1)将聚多糖螺旋组装体加入到高分子量聚多糖水溶液中，作为纺丝液；

(2)采用现有技术的湿法纺丝工艺制备聚多糖纤维，将步骤(1)的纺丝液喷丝到凝固浴里，用辊轮收集纤维，室温下风干，即得聚多糖螺旋组装体增强增韧的聚多糖纤维。

进一步地，所述聚多糖螺旋组装体为海藻酸钠螺旋组装体。

进一步地，所述聚多糖螺旋组装体的制备方法为：将一种分子量或多种不同分子量的海藻酸钠溶于水中，以100-2000r/min转速搅拌1-20h，进行自组装，制备得到聚多糖螺旋组装体。

进一步地，所述海藻酸钠的重均分子量为5000～700000Da，优选为15000～600000Da。

进一步地，步骤(1)纺丝液中聚多糖螺旋组装体的质量百分比浓度为0.05～4％。

进一步地，所述高分子量聚多糖水溶液的质量百分比浓度为1～10％。

进一步地，所述高分子量聚多糖选自壳聚糖、海藻酸钠、卡拉胶、黄原胶和羧甲基纤维素中的一种。

进一步地，所述高分子量聚多糖的重均分子量为100000～800000Da，优选为300000～700000Da。

进一步地，所述凝固浴为醋酸钾水溶液、氯化钾水溶液、氯化镁水溶液、氯化钙水溶液或氯化钡水溶液。

本发明还提供上述制备方法制得的聚多糖螺旋组装体增强增韧的聚多糖纤维。

进一步地，所述聚多糖纤维的直径为0.005mm～0.5mm。