一種殼聚糖纖維的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種殼聚糖纖維，具體涉及一種具有高斷裂伸長率的殼聚糖纖維。
【背景技術(shù)】
[0002]殼聚糖是一種具有優(yōu)良的生物相容性、抗菌能力，止血能力和可生物降解的天然高分子。殼聚糖是一種很好的紡絲原料，具有良好的成纖性，使得其在制備醫(yī)用紗布，繃帶和抗菌服方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。就目前來看，制備殼聚糖纖維的主要方法是用稀酸或者離子液溶解殼聚糖進(jìn)行濕法紡絲，這類方法制得的殼聚糖纖維往往伸長率較低(〈12%)，柔韌性差，手感僵硬，限制了其在醫(yī)用紗布，繃帶和抗菌服方面更好的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種具有較高斷裂伸長率的殼聚糖纖維。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種殼聚糖纖維，該殼聚糖纖維的斷裂伸長率為 12%-22%0
[0005]上述殼聚糖纖維通過以下步驟制備:
(1)將殼聚糖粉末分散于甲酸水溶液中，攪拌反應(yīng)2h，靜置出去體系中的氣泡，得到殼聚糖紡絲液；所述甲酸水溶液的濃度為80%-100%，優(yōu)選濃度85%-100% ;反應(yīng)溫度為300C -90°C，優(yōu)選反應(yīng)溫度40°C -50°C ;所述殼聚糖紡絲液中殼聚糖的濃度為5wt%_15wt%，優(yōu)選濃度8wt%_10wt% ；
(2)在凝固浴中，將步驟(I)中制得的殼聚糖紡絲液在溫度15°C-30°C下濕法紡絲，制得原纖維；所述凝固浴采用乙醇、丙酮、硫酸鈉/氫氧化鈉混合水溶液，優(yōu)選乙醇或硫酸鈉/氫氧化鈉混合水溶液；所述硫酸鈉/氫氧化鈉混合水溶液中硫酸鈉為飽和濃度，氫氧化鈉的濃度為5M-10M。
[0006]當(dāng)步驟(2)中凝固浴采用乙醇或丙酮時，本發(fā)明殼聚糖纖維的制備還包括以下步驟:
(3)將步驟(2)中制備得到的原纖維置于中和浴中15min-30min除去未反應(yīng)完的甲酸，水洗晾干得到所述殼聚糖纖維；
其中，步驟(3)中和浴采用氫氧化鈉水溶液或乙醇溶液，其中氫氧化鈉水溶液的濃度為0.5M-1M，乙醇溶液的濃度為0.0IM-0.5M。
[0007]步驟(I)中殼聚糖粉末中殼聚糖的脫乙酰度大于80%，重均分子量為8X104 -
6X105o
[0008]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明利用高濃度甲酸一方面作為溶劑溶解殼聚糖，另一方面使甲酸與殼聚糖上的氨基發(fā)生反應(yīng)來降低殼聚糖的結(jié)晶度，從而改善纖維的力學(xué)表現(xiàn)。本發(fā)明殼聚糖纖維的制備過程簡單、易于控制、成本低，且制備得到的殼聚糖纖維具有較高的斷裂伸長率。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明實施例1制備得到的殼聚糖纖維的實物照片；
圖2為本發(fā)明實施例1至5及對比實施例制備得到的殼聚糖纖維的紅外光譜對比圖； 圖3為本發(fā)明實施例1至5及對比實施例制備得到的殼聚糖纖維的力學(xué)性能對比圖。
[0010]圖中，CA-對比實施例制備得到的殼聚糖纖維，CFl-本發(fā)明實施例1制備得到的殼聚糖纖維，CF2-本發(fā)明實施例2制備得到的殼聚糖纖維，CF3-本發(fā)明實施例3制備得到的殼聚糖纖維，CF4-本發(fā)明實施例4制備得到的殼聚糖纖維，CF5-本發(fā)明實施例5制備得到的殼聚糖纖維，Ch-殼聚糖粉末。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。(建議以下各實施例均補(bǔ)充各原料的具體用量)
實施例1
將8g分子量為5.6 X 15,脫乙酰度為85%的殼聚糖粉末分散于92g 88%的甲酸，30°C攪拌反應(yīng)2 h，靜置脫泡，得到8 wt%的殼聚糖紡絲液；
以乙醇為凝固浴，在20°C下將上述紡絲液濕法紡絲，得到殼聚糖原纖維；
將制得的殼聚糖原纖維置于0.5 M的氫氧化鈉乙醇溶液中20 min后取出水洗兩次晾干，制得的殼聚糖纖維質(zhì)地柔軟(如圖1所示)，斷裂伸長率為16.5%。
[0012]實施例2
將1g分子量為5.6X 105，脫乙酰度為85%的殼聚糖粉末溶于90g 100%的甲酸，40°C攪拌反應(yīng)2 h，靜置脫泡，得到10 ?丨％的殼聚糖紡絲液；
以乙醇為凝固浴，在30°C下將上述紡絲液濕法紡絲，得到殼聚糖原纖維；
將制得的殼聚糖原纖維置于0.1 M的氫氧化鈉水溶液中20 min后取出水洗兩次晾干，制得的殼聚糖纖維質(zhì)地柔軟，斷裂伸長率為18.7%。
[0013]實施例3
將1g分子量為5.6 X 105，脫乙酰度為85%的殼聚糖粉末溶于90g 100%的甲酸，50°C攪拌反應(yīng)2 h，靜置脫泡，得到10 ?丨％的殼聚糖紡絲液；
以乙醇為凝固浴，在30°C下將上述紡絲液濕法紡絲，得到殼聚糖原纖維；
將制得的殼聚糖原纖維置于0.1 M的氫氧化鈉水溶液中20 min后取出水洗兩次晾干，制得的殼聚糖纖維質(zhì)地柔軟，斷裂伸長率為21.6%。
[0014]實施例4
將1g分子量為5.6 X 105，脫乙酰度為85%的殼聚糖粉末溶于90g 88%的甲酸，70°C攪拌反應(yīng)2 h，靜置脫泡，得到10 ?丨％的殼聚糖紡絲液；
以硫酸鈉/氫氧化鈉混合溶液為凝固浴，其中硫酸鈉為飽和硫酸鈉，氫氧化鈉濃度為6M，在25°C下將上述紡絲液濕法紡絲，得到殼聚糖原纖維；
將制得的殼聚糖原纖維水洗三次晾干，制得的殼聚糖纖維質(zhì)地柔軟，斷裂伸長率為12.2%。
[0015]實施例5 將分子量為1g 1.0X 105，脫乙酰度為90%的殼聚糖粉末溶于90g 100%的甲酸，30°C攪拌反應(yīng)2 h，靜置脫泡，得到10 ?丨％的殼聚糖紡絲液；
以丙酮為凝固浴，在20°C下將上述紡絲液濕法紡絲，得到殼聚糖原纖維；
將制得的殼聚糖原纖維置于I M的氫氧化鈉水溶液中20 min后取出水洗兩次晾干，制得的殼聚糖纖維質(zhì)地柔軟，斷裂伸長率為18.9%。
[0016]對比實施例
將1g分子量為5.6 X 105，脫乙酰度為85%的殼聚糖粉末分散于90g 3 wt%的稀醋酸中，30°C攪拌溶解，靜置脫泡，得到10 wt%的殼聚糖紡絲液；
以乙醇為凝固浴，在30°C下將上述紡絲液濕法紡絲，得到殼聚糖原纖維；
將制得的殼聚糖原纖維置于0.5 M的氫氧化鈉水溶液中，20 min后取出水洗兩次晾干，制得的殼聚糖纖維斷裂伸長率為8.2%。
[0017]取各實施例制備得到的殼聚糖纖維進(jìn)行檢測，如圖2所示為其紅外光譜對比，圖中峰1672 cm 1是酰胺鍵的特征峰，峰1595 cm 1是殼聚糖上氨基的特征峰，CFl, CF2，CF3、CF4和CF5紅外譜圖中峰1672 cm 1的出現(xiàn)和峰1595 cm 1峰強(qiáng)的減小表明濃甲酸在溶解殼聚糖的過程中，不僅能夠使殼聚糖上的氨基質(zhì)子化，而且在加熱的條件下能夠發(fā)生酰胺化反應(yīng)，從而大大降低殼聚糖原料的結(jié)晶度。而對比實施例采用醋酸進(jìn)行常規(guī)濕法紡絲不具備這種效果。
[0018]如圖3所示為各實施例制備得到的殼聚糖纖維的力學(xué)性能對比。從圖中可以看出，相比以稀醋酸為溶劑進(jìn)行常規(guī)濕法紡絲制備殼聚糖纖維，本發(fā)明采用濃甲酸改性殼聚糖的方法制備得到的殼聚糖纖維具有更好的韌性，這是由于甲酸能與殼聚糖上的氨基發(fā)生酰胺化反應(yīng)，從而對殼聚糖的高結(jié)晶有更強(qiáng)的破壞作用。隨著甲酸濃度的增加或反應(yīng)溫度的升高，有利于酰胺化反應(yīng)，能增強(qiáng)殼聚糖纖維的韌性(如CFl至CF3)，但隨著溫度升高至700C以上，過高的溫度會使殼聚糖熱降解，從而降低殼聚糖纖維的性能，如CF4。同時原料殼聚糖粉末的分子量也對纖維的斷裂伸長率有影響，同等反應(yīng)條件下，低分子量的原料制備得到的纖維具有更高的斷裂伸長率，如CF5。
【主權(quán)項】
1.一種殼聚糖纖維，其特征在于:所述殼聚糖纖維的斷裂伸長率為12%-22%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼聚糖纖維，其特征在于:所述殼聚糖纖維通過以下步驟制備: (1)將殼聚糖粉末分散于甲酸水溶液中，攪拌反應(yīng)2h，靜置出去體系中的氣泡，得到殼聚糖紡絲液；所述甲酸水溶液的濃度為80%-100% ;反應(yīng)溫度為30°C -90°C ;所述殼聚糖紡絲液中殼聚糖的濃度為5wt%-15wt% ; (2)在凝固浴中，將步驟(I)中制得的殼聚糖紡絲液在溫度15°C-30°C下濕法紡絲，制得原纖維；所述凝固浴采用乙醇、丙酮、硫酸鈉/氫氧化鈉混合水溶液；所述硫酸鈉/氫氧化鈉混合水溶液中硫酸鈉為飽和濃度，氫氧化鈉的濃度為5M-10M。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的殼聚糖纖維，其特征在于:所述殼聚糖纖維的制備還包括以下步驟: (3)將步驟(2)中制備得到的原纖維置于中和浴中15min-30min除去未反應(yīng)完的甲酸，水洗晾干得到所述殼聚糖纖維； 所述步驟(2)中凝固浴采用乙醇或丙酮； 所述步驟(3)中和浴采用氫氧化鈉水溶液或乙醇溶液，其中氫氧化鈉水溶液的濃度為0.5M-1M，乙醇溶液的濃度為0.0IM-0.5M。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的殼聚糖纖維，其特征在于:所述殼聚糖粉末中殼聚糖的脫乙酰度大于80%，重均分子量為8X 14 - 6X105。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種殼聚糖纖維，該殼聚糖纖維的斷裂伸長率為12%-22%。本發(fā)明殼聚糖纖維的制備過程簡單、易于控制、成本低，且制備得到的殼聚糖纖維具有較高的斷裂伸長率。
【IPC分類】D01D5/06, D01F9/00, D01D1/02
【公開號】CN105063802
【申請?zhí)枴緾N201510585874
【發(fā)明人】劉大剛, 李金雷, 胡成明, 宋仁杰
【申請人】南京信息工程大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年9月16日