專利名稱：一種用熱穩(wěn)定劑生產耐高溫殼聚糖纖維的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生物纖維材料的制備技術領域，具體涉及一種殼聚糖纖維的制備方法，特別是一種關于在殼聚糖溶液中添加熱穩(wěn)定劑生產耐高溫殼聚糖纖維的制備方法
背景技術：
殼聚糖纖維是以殼聚糖粉末或絮狀片劑為主要原料，采用適當?shù)娜軇?，制備合適的紡絲液，經過噴絲、凝固、拉伸、洗滌、干燥等工序制得。因纖維本身具有良好的生理保健和抗菌消毒功能，近年來開始應用在高端功能性紡織品研制方面，國內有些大學、科研院所以及相關企業(yè)陸續(xù)作了不少研發(fā)及中試，取得了許多成果，其制備技術是當今新材料技術領域的研究熱點和前沿。中國專利CN94116666. X、CN95119358. 9、CN96103888. 8、CN01131634. 9.CN200810015053. 5等都是關于殼聚糖纖維及其制備方法的專利。在這些發(fā)明中，都涉及到殼聚糖溶液制備、噴絲、凝固浴、拉伸、水洗等工序，但是都沒有明確提出殼 聚糖纖維具有不耐高溫的缺點及其解決辦法。通常狀態(tài)下，在150°C左右殼聚糖纖維性質穩(wěn)定，高于這個溫度開始熔化，因而不能與棉、化纖混紡進行高溫染整，限制了其應用范圍。然而這是產業(yè)化生產中必須解決的問題，根據(jù)我們的實驗，在殼聚糖溶液制備時加入一定比例的具有熱穩(wěn)定功能的組分可以有效改善殼聚糖纖維分子結構，減少聚合物在加工使用過程中受熱而發(fā)生降解或交聯(lián)粘連，制得耐高溫、適合紡織用的殼聚糖纖維。熱穩(wěn)定劑可以減慢反應，保持化學平衡，降低表面張力，防止光、熱分解或氧化分解等，能防止或減少聚合物在加工使用過程中受熱而發(fā)生降解或交聯(lián)粘連，延長復合材料使用壽命。理想的熱穩(wěn)定劑是一種多功能物質，或者是一些材料的混合物，它們能夠實現(xiàn)以下功能一是置換活潑、不穩(wěn)定的取代基；二是消除聚合物的自動催化降解作用；三是鈍化對降解起催化作用的有害雜質；四是通過多種形式的化學反應可阻斷不飽和鍵的繼續(xù)增長，抑制降解著色；五是對紫外光有防護屏蔽作用。稀土穩(wěn)定劑是一種理想的熱穩(wěn)定劑，可以用于制備耐高溫殼聚糖纖維稀土穩(wěn)定劑的作用機理I、殼聚糖纖維受到了強熱降解，當加入稀土穩(wěn)定劑后就可以緩慢反應速度，保持化學平衡，降低表面漲力，達到防止光熱和氧化作用，使分子鍵活度降低，結構穩(wěn)定。用離子絡合觀點來分析，纖維制品采用稀土做穩(wěn)定劑，由于稀土在其中起到凈化雜質作用，可促使高分子聚合提高和分子量增加，從而產生了高分子鏈結構的主價鍵，斷裂力也因此而增大，形成了一種絡合物鏈為主體的牢固地束縛在一起的結晶實體，使產品結構致密，多種性能得到改善，制品更加清晰具有光澤。2、殼聚糖分子鏈上存在活化基團，它們在受熱時會發(fā)生降解，降解是一個自動催化的過程，一旦發(fā)生降解，纖維顏色跟著變深并焦化，在稀土穩(wěn)定劑中，稀土離子均有許多4fR5d的空電子軌道，它們作為配位中心離子可以接受6-12個配位體的孤電子對，同時它們有較大的離子半徑，因而有可能形成6-12個健能不等的配位健。這個特性使稀土元素能與若干個殼聚糖分子形成健能不等的絡合物，即把活性功能鍵吸附在稀土離子周圍而增加了其熱穩(wěn)定性。3、殼聚糖溶液配方中的有機物和無機物能夠與稀土離子形成多種配位體或螯合物，增加分子間的作用力，使無機物得到良好的包裹，改善制品性能。也就是說稀土穩(wěn)定劑對殼聚糖復合材料中各組分有偶聯(lián)增容作用。4、稀土元素具有吸收230-320納米紫外線的功能，這就使稀土穩(wěn)定劑能提高殼聚糖纖維的耐候性，延緩制品老化過程。

發(fā)明內容
針對實際生產過程中存在的問題，本發(fā)明提出了一種殼聚糖纖維的制備方法，使用該方法能生產耐高溫殼聚糖纖維。其實施步驟包括殼聚糖紡絲液配制、溶解、過濾、脫泡、計量泵計量、噴絲、凝固成絲、拉伸、水洗、醇洗、上油、干燥。具體實施如下第一步，殼聚糖溶液的溶解，殼聚糖纖維的紡絲原料中，高純度殼聚糖粉(或絮 片料)占重量百分比2-20%、溶劑冰醋酸水溶液重量為1_4%，稀土熱穩(wěn)定劑占殼聚糖的O. 5-1 %，增溶劑、降粘劑、消泡劑適量，原料依次投入脫離子水中，啟動攪拌機，攪拌速度40-200轉/分鐘，攪拌1-8小時。第二步，中壓過濾，反應釜壓力控制在IMPa以下，兩級過濾，過濾器用不銹鋼材質400-800 目。第三步，真空攪拌脫泡，真空罐真空度95%，攪拌速度40-200轉/分鐘，紡絲液高位入罐,脫泡時間2-8小時。第四步，計量噴絲，用計量泵控制噴絲速度及初始纖度，噴絲液浸入凝固浴槽。第五步，固化，紡絲液在凝固浴槽中固化并初步拉伸。第六步及以后步驟，采用成熟的濕法紡絲的拉伸、水洗、干燥等處理工藝，可制得耐高溫殼聚糖纖維。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點I、纖維耐高溫能力大幅提高，能承受180°C的加工溫度，保持性能穩(wěn)定。2、殼聚糖分子結構致密、纖維強度大。3、纖維均勻，一致性好，線密度偏差率低。4、纖維塑性提高彈性好，抗拉伸。5、纖維外觀好，清晰亮澤。實施方式實施例I取60KG去離子水加入反應釜，啟動攪拌，投入2KG殼聚糖粉末，20g液態(tài)有機鑭穩(wěn)定劑，依次投入適量冰醋酸、尿素、醋酸鋅、硅油，在20°C攪拌4小時，即得溶解均勻的殼聚糖紡絲液；利用過濾器加壓過濾，壓力控制在IMPa以下，過濾器用不銹鋼材質600目。濾液自罐頂進入真空脫泡罐，真空罐真空度95 %，攪拌脫泡時間4小時；脫泡后的漿液用計量泵送至噴絲頭，噴絲頭4000孔，凝固浴為氫氧化鈉、硫酸鈉與乙醇的水溶液，凝固浴溫度為20°C，纖維的拉伸倍率I. 5，拉伸后，在常溫下，依次進行去離子水洗、醇洗、上油、干燥，即制成殼聚糖纖維，纖維纖度I. 8dtex，可用于紡紗、無紡布等。實施例2
取300KG去離子水加入反應釜，啟動攪拌，依次投入30KG殼聚糖片劑，200g液態(tài)有機鑭穩(wěn)定劑，依次投入適量冰醋酸、尿素、醋酸鋅、硅油，在20°C攪拌4小時，即得溶解均勻的殼聚糖紡絲液；利用過濾器加壓過濾，壓力控制在IMPa以下，過濾器用不銹鋼材質800目。濾液自罐頂進入真空脫泡罐，真空罐真空度95%，攪拌脫泡時間6小時；脫泡后的漿液 用計量泵送至噴絲頭，噴絲頭6000孔，凝固浴為氫氧化鈉與乙醇的水溶液，凝固浴溫度為20°C，纖維的拉伸倍率I. 6，拉伸后，在常溫下，依次進行去離子水洗、醇洗、上油、干燥，即制成殼聚糖纖維，纖維纖度2. 2dtex，可用于紡紗、無紡布等。
權利要求
1.一種殼聚糖纖維的制備方法，常溫下加入高純度殼聚糖粉(或絮片料)占重量百分比2-20 %、溶劑冰醋酸水溶液重量為1-4 %，熱穩(wěn)定劑占殼聚糖的O. 5-1 %，增溶劑、降粘劑、消泡劑適量，原料依次投入脫離子水中，啟動攪拌機，攪拌速度40-200轉/分鐘，攪拌1-4小時，用靜壓將溶液擠壓過濾兩次，送入真空罐攪拌脫泡2-4小時，得到濃度約為2-20 %的均相透明的殼聚糖紡絲液，采用紡絲機紡絲，計量泵擠出的絲進入凝固浴槽，凝固浴液為氫氧化鈉與乙醇的水溶液，氫氧化鈉的含量為4-6%，乙醇的含量為4-5%，通過拉伸、水洗、醇洗、上油、干燥得到高強度殼聚糖纖維。
2.根據(jù)權利要求I所述的殼聚糖纖維的制備方法，其特征是，所述的殼聚糖粉(或絮片料)的分子量大于80萬，黏度在常壓20°C時> 500mpa. s,脫乙酰度> 85%，純度大于99%。
3.根據(jù)權利要求I所述的殼聚糖纖維的制備方法，其特征是，在溶解殼聚糖粉(或絮片料)時，加入一定比例的熱穩(wěn)定劑，穩(wěn)定劑不僅指為稀土穩(wěn)定劑，還包括皂類、脂類、復合穩(wěn)定劑，比例為殼聚糖的O. 5-1%。
4.根據(jù)權利要求I所述的殼聚糖纖維的制備方法，其特征是，過濾殼聚糖溶液時，用空壓機加壓到O. 3-0. 5Mpa，使溶液帶壓通過過濾器，過濾器400-800目。
5.根據(jù)權利要求I所述的殼聚糖纖維的制備方法，其特征是，過濾后的殼聚糖溶液進入負壓儲料罐真空脫泡，罐內壓力< 76mmHG。
6.根據(jù)權利要求I所述的殼聚糖纖維的制備方法，其特征是，采用紡絲機紡絲，計量泵擠出的絲進入凝固浴槽，凝固浴液以氫氧化鈉為基本中和劑，加入一定比例的硫酸鈉、乙醇等，調控紡絲液在凝固浴槽中擴散、中和、增塑的反應過程以及成纖分子取向。
7.根據(jù)權利要求I所述的殼聚糖纖維的制備方法，其特征是，通過拉伸、水洗、醇洗、上油、干燥得到高強度殼聚糖纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種殼聚糖纖維的制備方法，該方法通過在配制殼聚糖溶液時添加熱穩(wěn)定劑解決了目前纖維不耐高溫，不能進行高溫染整的缺點。采用高純度殼聚糖粉末，用2-4％的冰醋酸溶液作溶劑，配制濃度2-20％的均相透明的殼聚糖紡絲液；采用紡絲機紡絲，計量泵擠出的絲進入凝固浴槽凝固，通過拉伸、水洗、醇洗、干燥得到耐高溫殼聚糖纖維。
文檔編號D01F9/00GK102926028SQ20111022798
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權日2011年8月10日
發(fā)明者李永興 申請人:李永興