一種甲殼素纖維或殼聚糖纖維的真空冷凍干燥方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種甲殼素纖維或殼聚糖纖維的干燥處理方法，尤其涉及一種甲殼素纖維或殼聚糖纖維的真空冷凍干燥方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紡織材料的含水率和吸濕性能是影響紡織品生產(chǎn)加工工藝，以及最終所得成品服用性能的十分重要的性能指標(biāo)。
[0003]地球上存在的天然有機(jī)化合物中，數(shù)量最大的是纖維素，其次就是甲殼素，前者主要由植物生成，后者主要由動物生成。甲殼質(zhì)存在于自然界中的低等植物菌類、藻類的細(xì)胞，甲殼動物蝦、蟹、昆蟲的外殼，高等植物的細(xì)胞壁等。
[0004]從蟹、蝦殼中應(yīng)用遺傳基因工程提取的動物性高分子纖維素甲殼素是地球上存量極為豐富的一種自然資源。甲殼素纖維或殼聚糖纖維具有較好的可紡性，具有優(yōu)異的生物醫(yī)學(xué)特性，可降解及優(yōu)良的吸濕保溫功能。
[0005]紡織材料的吸濕性對紡織品生產(chǎn)加工過程和產(chǎn)品的服用性能都有重要影響，殼聚糖是甲殼素脫去乙酰基所得到的高分子化合物。
[0006]甲殼素的分子結(jié)構(gòu)與纖維素相似，所不同的是每一個葡萄糖殘基上第二位碳原子連接的羥基變成了更活潑的氨基，氨基具有很強(qiáng)的吸水性，而纖維中的水分對其力學(xué)性能有很重要的影響，從而影響纖維的各種加工性能以及產(chǎn)品質(zhì)量。
[0007]在實際加工中，甲殼素纖維或殼聚糖纖維一般采用濕法紡絲方法制備，由于甲殼素纖維或殼聚糖纖維的應(yīng)用場合不同，所需要的甲殼素纖維或殼聚糖纖維的含水率也不同，因此，應(yīng)用前需要對甲殼素纖維或殼聚糖纖維進(jìn)行干燥處理。
[0008]不同的干燥方法對甲殼素纖維或殼聚糖纖維的性能會造成不同的影響，干燥的好壞將直接影響產(chǎn)品的使用性能。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)中，甲殼素纖維或殼聚糖纖維的干燥處理一般采用熱風(fēng)干燥、微波干燥或者自然晾曬自然風(fēng)干干燥等方法進(jìn)行。其中，熱風(fēng)干燥法干燥時間長，耗能大，且干燥后甲殼素纖維或殼聚糖纖維易分解，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變化，后者出現(xiàn)表面縮水硬化等現(xiàn)象；微波干燥法能耗大，易使甲殼素纖維或殼聚糖纖維加熱過度而分解；而自然晾曬自然風(fēng)干干燥耗時費(fèi)力，場地占用大，既不經(jīng)濟(jì)，也不現(xiàn)實，僅適于科研或?qū)嶒炇业葦?shù)量相對較小的纖維干燥處理，不宜用于工業(yè)化、規(guī)?；纳a(chǎn)中。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)中，人們?yōu)榻鉀Q上述熱風(fēng)干燥或微波干燥過程中，所易于出現(xiàn)的高溫分解、表面縮水硬化等問題，常常采用有機(jī)分散溶劑(乙醇、丙酮等)對甲殼素纖維或殼聚糖纖維處理，然后再脫除溶劑、烘干。但是，隨之而來的問題是，所采用的有機(jī)溶劑一般均易于揮發(fā)，易燃易爆，且毒性較強(qiáng)，使用時需使用通風(fēng)設(shè)備加強(qiáng)密閉和通風(fēng)，減少有機(jī)溶劑的逸散和蒸發(fā)。這將進(jìn)一步導(dǎo)致，生產(chǎn)設(shè)備投資的加大、生產(chǎn)成本的上升以及無法避免或多或少的環(huán)境污染等系列問題的出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明目的是，提供一種工藝簡單、易控，生產(chǎn)過程安全高效、質(zhì)量優(yōu)良且穩(wěn)定可靠，且處理成本相對低廉的一種甲殼素纖維或殼聚糖纖維干燥處理方法。
[0012]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是，一種甲殼素纖維或殼聚糖纖維的真空冷凍干燥方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0013]第一步，預(yù)冷凍步驟:
[0014]冷凍溫度< -20°C，冷凍時間多l(xiāng)h，使甲殼素纖維或殼聚糖纖維所含水分全部凝結(jié)成固態(tài)；
[0015]第二步，冷凍干燥步驟:
[0016]在真空冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行，冷阱溫度為-50?_85°C，真空度為I?70pa，冷凍干燥時間2-8h，直至甲殼素纖維或殼聚糖纖維的含水率為0-12.95%，即得。
[0017]上述技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)效果是，工藝流程短、工藝參數(shù)易于控制，生產(chǎn)工藝綠色環(huán)保安全，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
[0018]上述技術(shù)方案中，甲殼素纖維或殼聚糖纖維先經(jīng)預(yù)冷凍，其所含水分全部凝結(jié)為固態(tài)；在隨后的真空冷凍干燥過程中，“在真空冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行，冷阱溫度為-50?-85°C，真空度為I?70pa，冷凍干燥2_8h”的工藝條件下，上述“固態(tài)水”將不經(jīng)液態(tài)，而直接轉(zhuǎn)化成氣態(tài)水/水汽，并被真空抽吸排出(即，固態(tài)水將升華，并被抽吸排出)。在這一水的升華過程中，水分源源不斷地從纖維表層及內(nèi)部以氣態(tài)形式穿過(并排出)，一方面，使得纖維的干燥十分均勻、干燥質(zhì)量穩(wěn)定性好；
[0019]另一方面，整個工藝過程均在低溫下進(jìn)行，甲殼素纖維或殼聚糖纖維不會出現(xiàn)分解、縮水硬化等現(xiàn)象，因而，充分保留了甲殼素纖維或殼聚糖纖維的本質(zhì)特性；
[0020]更為重要的是，上述水的升華過程中，源源不斷的氣體(氣態(tài)水)從纖維內(nèi)部/內(nèi)層向外層流出，直至纖維干燥完成。這一過程，將使得經(jīng)過真空冷凍干燥處理后的甲殼素纖維或殼聚糖纖維，更加蓬松、相對密度更小。因而，經(jīng)過真空冷凍干燥所得的甲殼素纖維或殼聚糖纖維，必將具有現(xiàn)有技術(shù)的諸如加熱干燥、自然干燥等技術(shù)手段干燥所得的甲殼素纖維或殼聚糖纖維所無法比擬的蓬松度、干燥程度的均一性、一致性和穩(wěn)定性等系列質(zhì)量指標(biāo)。
[0021]實際的對比檢測結(jié)果也證明了這一點(diǎn):按本發(fā)明的真空冷凍干燥方法處理之后的甲殼素纖維或殼聚糖纖維，完全保持了甲殼素纖維或殼聚糖纖維本身所具有的一切良好性能指標(biāo)和化學(xué)結(jié)構(gòu)特征；在蓬松度方面，對比檢測結(jié)果表明，其相對體積，比自然晾干和烘干所獲得的(干)甲殼素纖維或殼聚糖纖維，增加幅度為2倍以上；由于蓬松度大幅增加，其具有更加優(yōu)越的柔軟度和舒適的手感。
[0022]優(yōu)選為，上述的甲殼素纖維或殼聚糖纖維的真空冷凍干燥方法，其冷凍干燥所得甲殼素纖維或殼聚糖纖維的含水率為2.08-12.95%。
[0023]該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)效果是，將真空冷凍干燥后的甲殼素纖維或殼聚糖纖維的含水率控制為2.08-12.95%，其目的是，以使甲殼素纖維或殼聚糖纖維回潮率在2.12% -14.88%之間，其后續(xù)加工過程的適用范圍更廣，更有利于其后續(xù)的加工處理過程中的應(yīng)用。
[0024]進(jìn)一步優(yōu)選，上述的甲殼素纖維或殼聚糖纖維的真空冷凍干燥方法，其冷凍干燥所得甲殼素纖維或殼聚糖纖維的相對密度為0.39 ± 0.03g/cm3。
[0025]該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)效果是，將真空冷凍干燥后的甲殼素纖維或殼聚糖纖維的相對密度控制為0.39±0.03g/cm3，可以保證其更加良好的蓬松度、柔軟舒適的手感，更有利于其后續(xù)的加工處理。
[0026]需要說明的是，現(xiàn)有技術(shù)的自然晾曬、熱風(fēng)干燥等方法，干燥之后的甲殼素纖維或殼聚糖纖維的相對密度為1.32g/cm3左右。也就是說，計算相同質(zhì)量下的體積方面，上述技術(shù)方案所獲得的干纖維，其為