CN113005532A - 一种连续制备蚕丝纳米纤维与甲壳素或壳聚糖复合纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续制备蚕丝纳米纤维与甲壳素或壳聚糖复合纤维的方法。常温下,将脱胶蚕丝在含氢氧化钾、尿素和水等的溶剂组合物中快速搅拌而使蚕丝均匀的分散在溶液中,然后不经分离直接超声变成均匀分散的蚕丝纳米纤维,再将甲壳素或壳聚糖加入其中,在冰点以上温度进行搅拌,使甲壳素或壳聚糖快速溶解制备成混合的溶液,再经过再生、牵伸、水洗、干燥等步骤制备成复合纤维。本发明工艺简单,制备的复合纤维性能好。本发明的复合纤维在纺织、生物医用材料等诸多领域具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种连续制备蚕丝纳米纤维与甲壳素或壳聚糖复合纤维的方法,属于天然高分子复合材料制备技术领域。
背景技术
甲壳素是天然高分子材料中含量仅次于纤维素的物质,在甲壳素类动物中广泛存在,如蟹壳、虾壳,另外在鱿鱼,蚯蚓等软体动物以及某些真菌身上也有发现。由于甲壳素具有生物相容性、可降解性等性能,还有止血、促进伤口愈合、抗菌等性能,因此甲壳素纤维在功能保健服装、医用缝合线、抗菌抑菌材料、止血材料等领域具有广泛的用途。但是,甲壳素分子间存在大量的氢键,结晶度高,不溶于水和常用的有机溶剂,从而限制了甲壳素的应用。甲壳素纤维纺丝技术基础依旧薄弱,就现有的湿法纺丝报道来看,甲壳素纤维以混纺纤维居多,而纯甲壳素纤维因其强度差而无法实现其经济价值。如,以NaOH和尿素水溶液为溶剂,经冷冻-解冻后溶解得到甲壳素溶液,并以5wt%~20wt%硫酸水溶液作为凝固浴制备甲壳素纤维。但是,该方法得到的甲壳素纤维湿强很低,难以进行牵伸和后续加工,其干强最高也只有1.36cN/dtex(J.Mater.Chem.B,2014,2,3427–3432)。此外,以离子液体溶解甲壳素并进行纺丝也有报道,但其成本过高,溶解甲壳素的质量有限,导致其纤维强度也不是很高(80~132MPa),并且面临环境污染等诸多问题(Green Chem.,2010,12,968–971)。
壳聚糖是甲壳素脱乙酰后的产物具有良好的生物相容性、再生性、抗菌性和止血性。壳聚糖是一种很好的纺丝原料,具有良好的成纤性,使得其在制备医用纱布,绷带和抗菌保健服饰等方面具有得天独厚的优势。壳聚糖分子中含有大量的氨基,传统的壳聚糖纺丝,主要是用稀酸溶解壳聚糖进行湿法纺丝来制备壳聚糖纤维(Journal of AppliedPolymer Science,1999,72,1721–1732;Carbohydrate Polymers,2005,61,393–398)。例如,以稀醋酸溶解壳聚糖,通过湿法纺丝的方式得到断裂伸长率12%-22%的壳聚糖纤维(中国专利申请201210585874.2)。但是,此类方法存在壳聚糖溶解不充分、纺丝原液黏度过高等问题。近年来,研究发现壳聚糖在离子液体中也能溶解,通过湿法纺丝得到壳聚糖纤维断裂强度为3.77cN/dtex,但是断裂伸长率却不到2%(Journal of Materials Chemistry,2012,22,8585)。离子液体的制备工艺复杂、耗时,成本高,用其来进行纺丝不适合工业生产。另外,壳聚糖在LiOH/尿素水溶液中经过冷冻解冻也能溶解,通过湿法纺丝得到的壳聚糖纤维的拉伸断裂强度为163MPa,断裂伸长率为11%(Materials Letters,2012,84,73)。但是,LiOH价格昂贵,而且通过冷冻解冻溶解壳聚糖的方法来制备壳聚糖纤维耗时、耗能,成本太高,不适合大规模的工业化生产。
蚕丝蛋白是来源于自然界的天然高分子生物材料,具有优异的力学性能、可控的生物降解性、易加工性。蚕丝是人类最早利用的蛋白质之一,具有良好的吸湿性和优良的光泽,深受人们的喜爱。随着对其不断深入的研究,其利用的领域也不断的拓宽,逐渐延伸到食品发酵、生物制药、能源利用等领域。而要利用丝素蛋白进行复合材料的增强,首先就需要减小丝素蛋白的尺寸到微米或纳米级。而常规的制备甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维通过先制备成不含溶剂的蚕丝纳米纤维再与甲壳素溶液进行复合,再生,成丝,这个过程不仅耗时、繁琐,而且会出现混合不均匀而导致复合材料的性能不能达到最佳效果的问题。所以,选择一种既能制备出蚕丝纳米纤维,而且能溶解甲壳素或壳聚糖的溶剂来制备高强度的复合纤维是十分必要的。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题,目的在于提供一种连续制备蚕丝纳米纤维与甲壳素或壳聚糖复合纤维的方法。能够方便快速地将难以溶解的蚕丝纳米纤维与甲壳素或壳聚糖制成混合纺丝原液,实现蚕丝纳米纤维对甲壳素纤维或壳聚糖纤维的增强。
本发明解决上述技术问题所采用的方案是:
一种连续制备蚕丝纳米纤维与甲壳素或壳聚糖复合纤维的方法,包括以下步骤:
(1)将脱胶蚕丝加入用氢氧化钾/尿素溶液,在常温下通过机械搅拌使脱胶蚕丝形成分散的蚕丝微米纤维;
(2)将步骤(1)所得蚕丝微米纤维溶液进行超声处理,制得均匀分散的蚕丝纳米纤维溶液,按所需的量稀释到相应的倍数,加入一定量的甲壳素或壳聚糖使其溶解,制得均匀分散的混合纺丝原液;
(3)将步骤(2)所得混合纺丝原液通过纺丝的方式喷入凝固浴中凝固再生、再经水洗、牵伸、干燥制备高强度的复合纤维。
优选地,步骤(2)所得混合纺丝原液中甲壳素或壳聚糖的浓度为1%-15%,蚕丝纳米纤维与甲壳素或壳聚糖的质量比为1:(1~1000)。
优选地,步骤(3)所述的凝固浴为醇溶液。
优选地,所述凝固浴醇溶液中,醇类的浓度为30%~100%。
优选地,步骤(3)中所述的凝固浴为两级凝固浴。
优选地,所述凝固浴第一级采用盐溶液,第二级凝固浴采用醇溶液。
优选地,第一级凝固浴盐溶液中盐的浓度为0%~30%;第二级凝固浴醇溶液中醇的浓度为30%~100%。
优选地,所述醇包括乙醇,甲醇,异丙醇,更加优选为乙醇。
本发明与现有技术相比,有益效果在于:
1本发明采用氢氧化钾/尿素溶剂体系,在常温下通过机械搅拌使蚕丝分散在溶液中,不进行分离直接超声变成均匀分散的蚕丝纳米纤维,再将甲壳素或壳聚糖加入其中进行搅拌溶解,制备蚕丝纳米纤维和溶解甲壳素或壳聚糖使用的是相同的溶剂,混合溶液稳定性好,便于贮存于输送,溶液黏度适中,具有良好的制备高性能复合纤维的能力。
2本发明中,所采用的溶剂和凝固浴组分可重复回收利用,且回收技术成熟可靠。整个工艺简单方便、安全环保投入低、成本低廉,相比于单一组分的甲壳素或壳聚糖材料制备得到的蚕丝纳米纤维基复合材料具有更高的断裂强度和断裂伸长率,适合工业化生产。
具体实施方式
为更好的理解本发明,下面的实施例是对本发明的进一步说明,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
对比例1
将脱乙酰度为5%的甲壳素原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过脱泡后得到7wt%甲壳素溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃的甲醇溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素纤维。对上述制备得到的甲壳素纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为135~145MPa,断裂伸长率约为8~13%。
实施例1
将0.07g脱胶蚕丝加入到93g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为5%的甲壳素原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维质量比为100/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的甲醇溶液中凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为150~170MPa,断裂伸长率约为10~15%。
实施例2
将0.14g脱胶蚕丝加入到93g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为5%的甲壳素原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维质量比为50/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的甲醇溶液中凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为190~210MPa,断裂伸长率约为12~17%。
实施例3
将0.7g脱胶蚕丝加入到93g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为5%的甲壳素原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维质量比为10/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的甲醇溶液中凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为210~230MPa,断裂伸长率约为14~19%。
实施例4
将1.4g脱胶蚕丝加入到93g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为5%的甲壳素原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的甲醇溶液中凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为230~250MPa,断裂伸长率约为16~21%。
对比例2
将脱乙酰度为5%的甲壳素原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过脱泡后得到7wt%甲壳素溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃的90wt%的甲醇水溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素纤维。对上述制备得到的甲壳素纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为120~130MPa,断裂伸长率约为7~12%。
实施例5
将1.4g脱胶蚕丝加入到93g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为5%的甲壳素原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃的90wt%的甲醇水溶液中凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为210~230MPa,断裂伸长率约为15~20%。
对比例3
将脱乙酰度为5%的甲壳素原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过脱泡后得到7wt%甲壳素溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃的80wt%的甲醇水溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素纤维。对上述制备得到的甲壳素纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为110~120MPa,断裂伸长率约为6~11%。
实施例6
将1.4g脱胶蚕丝加入到93g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为5%的甲壳素原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃的80wt%的甲醇水溶液中凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为190~210MPa,断裂伸长率约为14~19%。
对比例4
将脱乙酰度为10%的甲壳素原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过脱泡后得到7wt%甲壳素溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃的甲醇溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素纤维。对上述制备得到的甲壳素纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为120~130MPa,断裂伸长率约为8~13%。
实施例7
将1.4g脱胶蚕丝加入到93g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为10%的甲壳素原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃的甲醇溶液中凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为245~265MPa,断裂伸长率约为17~22%。
对比例5
将脱乙酰度为20%的甲壳素原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过脱泡后得到7wt%甲壳素溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃的甲醇溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素纤维。对上述制备得到的甲壳素纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为145~155MPa,断裂伸长率约为10~14%。
实施例8
将1.4g脱胶蚕丝加入到93g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为20%的甲壳素原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃甲醇溶液中凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为270~280MPa,断裂伸长率约为18~23%。
对比例6
将脱乙酰度为28%的甲壳素原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过脱泡后得到7wt%甲壳素溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃的甲醇溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素纤维。对上述制备得到的甲壳素纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为145~155MPa,断裂伸长率约为10~14%。
实施例9
将1.4g脱胶蚕丝加入到93g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为28%的甲壳素原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃的甲醇溶液中凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为280~290MPa,断裂伸长率约为19~24%。
对比例7
将脱乙酰度为28%的甲壳素原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过脱泡后得到7wt%甲壳素溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃的甲醇溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,牵伸1.2倍,然后经过上油、干燥后得到甲壳素纤维。对上述制备得到的甲壳素纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为170~190MPa,断裂伸长率约为8~12%。
实施例10
将1.4g脱胶蚕丝加入到93g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为28%的甲壳素原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃的甲醇溶液中凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,牵伸1.2倍,然后经过上油、干燥后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为330~350MPa,断裂伸长率约为15~20%。
对比例8
将脱乙酰度为28%的甲壳素原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过脱泡后得到7wt%甲壳素溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃的甲醇溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,牵伸1.5倍,然后经过上油、干燥后得到甲壳素纤维。对上述制备得到的甲壳素纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为145~155MPa,断裂伸长率约为5~10%。
实施例11
将1.4g脱胶蚕丝加入到93g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为2wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为28%的甲壳素原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入15℃的甲醇溶液中凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,牵伸1.5倍,然后经过上油、干燥后得到甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的甲壳素/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为370~390MPa,断裂伸长率约为10~15%。
对比例9
将脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为160~180MPa,断裂伸长率约为16~24%。
实施例12
将0.07g脱胶蚕丝加入到93g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为100/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为190~210MPa,断裂伸长率约为16~25%。
实施例13
将0.35g脱胶蚕丝加入到93g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为50/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为220~240MPa,断裂伸长率约为17~26%。
实施例14
将0.7g脱胶蚕丝加入到93g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为10/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为240~260MPa,断裂伸长率约为18~27%。
实施例15
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为270~290MPa,断裂伸长率约为19~28%。
对比例10
将脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的5wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为130~150MPa,断裂伸长率约为8~14%。
实施例16
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的5wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为200~220MPa,断裂伸长率约为12~18%。
对比例11
将脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的10wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为150~170MPa,断裂伸长率约为12~18%。
实施例17
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的10wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为230~250MPa,断裂伸长率约为13~19%。
对比例12
将脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的28wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为150~170MPa,断裂伸长率约为13~20%。
实施例18
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的28wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为230~250MPa,断裂伸长率约为14~22%。
对比例13
将脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道25wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为130~150MPa,断裂伸长率约为9~15%。
实施例19
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道25wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为220~230MPa,断裂伸长率约为12~18%。
对比例14
将脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道50wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为150~170MPa,断裂伸长率约为14~22%。
实施例20
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道50wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为230~260MPa,断裂伸长率约为15~22%。
对比例15
将脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道100wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为140~160MPa,断裂伸长率约为12~19%。
实施例21
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道100wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为240~265MPa,断裂伸长率约为16~23%。
对比例16
将脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入30℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为145~160MPa,断裂伸长率约为12~20%。
实施例22
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入30℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道100wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为195~230MPa,断裂伸长率约为14~23%。
对比例17
将脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入70℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为135~155MPa,断裂伸长率约为12~19%。
实施例23
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入70℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道100wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为210~240MPa,断裂伸长率约为14~22%。
对比例18
将脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钠溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为140~160MPa,断裂伸长率约为8~15%。
实施例24
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钠溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道100wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为215~235MPa,断裂伸长率约为13~21%。
对比例19
将脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入70℃的10wt%硫酸钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为130~150MPa,断裂伸长率约为11~17%。
实施例25
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的10wt%硫酸钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道100wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为210~230MPa,断裂伸长率约为11~17%。
对比例20
将脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入70℃的10wt%硫酸钠溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为125~145MPa,断裂伸长率约为9~15%。
实施例26
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的10wt%硫酸钠溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道100wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为195~225MPa,断裂伸长率约为10~16%。
实施例27
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,牵伸1.5倍,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为450~500MPa,断裂伸长率约为13~18%。
实施例28
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,牵伸2.0倍,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为600~700MPa,断裂伸长率约为7~12%。
对比例21
将脱乙酰度为60%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为120~140MPa,断裂伸长率约为10~16%。
实施例29
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为60%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为180~220MPa,断裂伸长率约为16~20%。
对比例22
将脱乙酰度为90%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为155~170MPa,断裂伸长率约为14~19%。
实施例30
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为90%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。并经第二道75wt%乙醇凝固浴,将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为240~270MPa,断裂伸长率约为16~25%。
对比例23
将脱乙酰度为80%的壳聚糖原料,加入氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到7wt%壳聚糖溶液。该溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖纤维。对上述制备得到的壳聚糖纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为120~130MPa,断裂伸长率约为8~14%。
实施例31
将1.4g脱胶蚕丝加入到92g氢氧化钾的质量分数为20wt%、尿素的质量分数为8wt%的溶液中,进行机械搅拌1h使其均匀分散,然后用300w的功率超声1h,得到均匀的蚕丝纳米纤维分散溶液,再加入7g脱乙酰度为90%的壳聚糖原料,于冰点以上温度快速搅拌溶解,经过离心脱泡后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维质量比为5/1的混合溶液。该混合溶液经湿法纺丝工艺制备壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。该溶液在0.2MPa的压力下通过孔径为0.05mm的喷丝孔喷丝进入50℃的20wt%氯化钾溶液凝固牵伸成丝,浴程为100cm。将所得丝条用去离子水除去化学试剂后,然后经过上油、干燥后得到壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维。对上述制备得到的壳聚糖/蚕丝纳米纤维复合纤维进行力学性能测试,其拉伸强度约为200~220MPa,断裂伸长率约为8~12%。
以上所述是本发明的优选实施方式而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和变动,这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种连续制备蚕丝纳米纤维与甲壳素或壳聚糖复合纤维的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将脱胶蚕丝加入用氢氧化钾/尿素溶液,在常温下通过机械搅拌使脱胶蚕丝形成分散的蚕丝微米纤维;
(2)将步骤(1)所得蚕丝微米纤维溶液进行超声处理,制得均匀分散的蚕丝纳米纤维溶液,按所需的量稀释到相应的倍数,加入一定量的甲壳素或壳聚糖使其溶解,制得均匀分散的混合纺丝原液;
(3)将步骤(2)所得混合纺丝原液通过纺丝的方式喷入凝固浴中凝固再生、再经水洗、牵伸、干燥制备高强度的复合纤维。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)所得混合纺丝原液中甲壳素或壳聚糖的浓度为1%-15%,蚕丝纳米纤维与甲壳素或壳聚糖的质量比为1:(1~1000)。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的凝固浴为醇溶液。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述凝固浴醇溶液中,醇类的浓度为30%~100%。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中所述的凝固浴为两级凝固浴。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述凝固浴第一级采用盐溶液,第二级凝固浴采用醇溶液。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:第一级凝固浴盐溶液中盐的浓度为0%~30%;第二级凝固浴醇溶液中醇的浓度为30%~100%。
8.根据权利要求3~7任一项所述的制备方法,其特征在于,所述醇包括乙醇,甲醇,异丙醇。
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