CN1265433A - 改性甲壳素－壳聚糖和粘胶纤维纺丝原液共混材料的制造工艺及制品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对聚合物的改性处理及应用领域,是一种改性甲壳素—壳聚糖的粘性溶液与粘胶纺丝原液共混材料的制造工艺,并将其共混材料采用不同的固化成型工艺制造出纤维、薄膜、发泡材料等多种制品,该共混材料及制品不仅成本低廉,而且具有良好的染色性、生物相容性、抗菌除臭性、易于降解等特性,可在纺丝工艺、医药工业、食品工业广泛应用。

Description

改性甲壳素—壳聚糖和粘胶纤维纺丝原液共混材料的制造工艺及制品
本发明涉及对聚合物的改性处理及应用领域。
粘胶纤维作为常用的化学纤维产品，虽然具有吸湿性好，穿着较为适宜等特点，但此类纺织品却不能满足人们在抗菌性、生物相容性等多方面的要求。另一方面，甲壳素—壳聚糖材料虽然具有生物相容性、抗菌除臭性和易于降解等多种特性，但目前仅有纯甲壳素—壳聚糖纤维的制造技术，或是将甲壳素—壳聚糖作为织物整理剂来应用，而有关将甲壳素—壳聚糖改性并与粘胶纤维纺丝原液共混以赋予共混材料良好的染色性、生物相容性、抗菌除臭性和易于降解等多种特性的研究和产品并未发现。
本发明的目的在于提供一种改性甲壳素—壳聚糖和粘胶纤维纺丝原液共混材料的制造工艺及制品，并将共混材料采用不同的固化成型工艺可以制造出具有良好特性的纤维、薄膜、发泡材料等多种制品应用于多种领域。
本发明是这样实现的：该共混材料的制造工艺是：
(一)浸碱脱乙酰工艺：包括(1).预浸碱工艺：将粒径小于4mm，灰分含量低于0.2％，在30℃下、N，N-二甲基乙酰胺/Licl(96/4)混合溶剂中重量百分浓度为0.4％的溶液粘度为20至250厘泊的甲壳素原料在40-95℃下，于30-50％的NaOH水溶液中浸泡10-120分钟；(2).二次浸碱工艺：将经预浸碱处理的产物在相同浓度的NaOH水溶液中于30-70℃下浸泡10-60分钟。甲壳素分子与壳聚糖分子的比例为0.15-0.75。
(二)黄酸化反应：将经浸碱脱乙酰处理的产物压缩至比重为原料的3-5倍后粉碎，再将其与占体系总重30-80％的CS2于20-35℃下进行黄酸化改性反应，时间为2-5小时。然后，向体系中加入相当于脱乙酰化的甲壳素—壳聚糖产物重量2.5-30倍的碎冰，搅拌2-30小时将其溶解，获得可与粘胶纤维纺丝原液均匀共混的改性甲壳素—壳聚糖的粘性溶液。
(三)共混：改性甲壳素—壳聚糖的粘性溶液与粘胶纤维纺丝原液相混合。
本发明的优点是，将有甲壳素—壳聚糖的粘性溶液原液共混后可应用于共混纤维、薄膜、发泡材料，并可在针织物、机织物、无纺布、医药、食品等领域应用，而使有关产品具有良好的染色性、生物相容性、抗菌除臭和易于降解等多种特性，除了获得优异产品性能的同时，极大地降低生产成本，使得性能价格比更为突显。
以下进一步说明本发明的制造工艺。
首先是浸碱脱乙酰工艺，由于只有含氨基的壳聚糖分子才具有抗菌除臭等生物特性，其目的在于使含乙酰胺的甲壳素分子发生部份脱乙酰化反应改性，生成甲壳素分子中含氨基的壳糖分子，从而调节甲壳素分子与壳聚分子的比例，最终将两者的比例控制于一定范围，同时有利于共混工艺的进行。其次，为了获得可与粘胶纤维纺丝原液均匀共混的甲壳素—壳聚糖的粘液溶液，需将经浸碱脱乙酰处理的甲壳素—壳聚糖进行黄酸化反应。
然后，将上述改性甲壳素—壳聚糖的粘性溶液与粘胶纤维纺丝原液相混合后，采用不同的固化成型工艺，可以制造出不同形态的共混材料。
具体制造工艺：
(一)浸碱脱乙酰工艺
选用粒径小于4mm的甲壳素颗粒用为原料，其灰分含量应低于0.2％，在30℃下、N，N-二甲基乙酰胺/Licl(96/4)混合溶剂中，原料重量百分浓度为0.4％的溶液粘度为20至250厘泊。
(1)预浸碱工艺：将上述甲壳素原料在40-95℃下，于30-50％的NaOH水溶液中浸泡10-120分钟；(2)二次浸碱工艺：将经预浸碱处理的产物在相同浓度的NaOH水溶液中于30-70℃下浸泡10-60分钟。将甲壳素分子与壳聚糖分子的比例调节在0.15-0.75之间。
(二)黄酸化反应
将经浸碱脱乙酰处理的产物压缩至比重为原料的3-5倍后粉碎，再将其与占体系总重30-80％的CS2于20至35℃下进行黄酸化改性反应，时间为2-5小时。然后，向体系中加入相当于脱乙酰化的甲壳素—壳聚糖产物重量2.5-30倍的碎冰，搅拌2-30小时将其溶解，获得可与粘胶纤维纺丝原液均匀共混的改性甲壳素—壳聚糖的粘性溶液。
(三)共混
将上述改性甲壳素—壳聚糖的粘性溶液与粘胶纤维纺丝原液相混合后，采用不同的固化成型工艺(如混法纺丝工艺、聚合物溶液成膜工艺等)，可以制造出不同形态的共混材料。
上述共混材料应用广泛，如可由传统的粘胶纤维湿法纺丝的工艺制造出共混纤维；采用常规的聚合物溶液成膜工艺可以将上述甲壳素—壳聚糖的粘性溶液制成薄膜；或在上述甲壳素—壳聚糖的粘性溶液中加入发泡剂后采用常规的聚合物发泡工艺可以制得含甲壳素—壳聚糖的发泡材料；以此类推，上述甲壳素—壳聚糖材料同样可以在针织物、机织物、无纺布医药、食品等领域获得应用。由此获得的有关产品具有良好的染色性、生物相容性、抗菌除臭性和易于降解等多种特性。
实施例1：
将甲壳素原料在40℃下，于50％的NaOH水溶液中浸泡120分钟，产物在相同浓度的NaOH水溶液中于30℃下浸泡60分钟；产物经压滤后加入相当于体系总重70％的CS2，在20℃左右反应5小时，再加入15倍于甲壳素—壳聚糖重量的碎冰，搅拌12小时溶解制得可与粘胶纤维纺丝原液均匀共混的甲壳素—壳聚糖粘性溶液；测试情况如下：将上述制得的粘性溶液23克加入240克粘胶纤维纺丝溶(纤维素含量：9％)，混合均匀，采用常规的湿法纺丝方法制得甲壳素—壳聚糖与粘胶的共混纤维，所得纤维的性质如表1所示。表1
    干态强度     2.6g/d 干态伸长     17.0％
    湿态强度     1.6g/d 湿态伸长     23.7％
抗菌性 金葡萄球菌杀死率     53％
肺杆菌杀死率     88％
蓝绿菌杀死率     45％
实施例2：
将甲壳素原料在85℃下，于30％的NaOH水溶液中浸泡60分钟，产物在相同浓度的NaOH水溶液中于60℃下浸泡30分钟；产物经压滤后加入相当于体系总重30％的CS2，在35℃左右反应2小时，再加入30倍于甲壳素—壳聚糖重量的碎冰，搅拌2小时溶解制得可与粘胶纤维纺丝原液均匀共混的甲壳素—壳聚糖粘性溶液。

Claims (5)

1，一种改性甲壳素-壳聚糖和粘胶纤维纺丝原液共混材料的制造工艺及制品，其特征在于：该共混材料的制造工艺是：
(一)浸碱脱乙酰工艺：包括(1).预浸碱工艺：将粒径小于4mm，灰分含量低0.2％，在30℃下、N，N-二甲基乙酰胺/Licl(96/4)混合溶剂中重量百分浓度为0.4％的溶液粘度为20至250厘泊的甲壳素原料在40-95℃下于30-50％的NaOH水溶液中浸泡10-120分钟；(2).二次浸碱工艺：将经预浸碱处理的产物在相同浓度的NaOH水溶液中于30-70℃下浸泡10-60分钟。甲壳素分子与壳聚糖分子的比例为0.15-0.75。
(二)黄酸化反应：将经浸碱脱乙酰处理的产物压缩至比重为原料的3-5倍后粉碎，再将其与占体系总重30-80％的CS2于20至35℃下进行黄酸化改性反应，时间为2-5小时。然后，向体系中加入相当于脱乙酰化的甲壳素—壳聚糖产物重量2.5-30倍的碎冰，搅拌2-30小时将其溶解，获得可与粘胶纤维纺丝原液均匀共混的改性甲壳素—壳聚糖的粘性溶液。
(三)共混：将改性甲壳素—壳聚糖的粘性溶液与粘胶纤维纺丝原液相混合。
2，按权利要求1所述的改性甲壳素-壳聚糖和粘胶纤维纺丝原液共混材料的制造工艺及制品，其特征在于：用该共混材料所做的纤维。
3，按权利要求1所述的改性甲壳素-壳聚糖和粘胶纤维纺丝原液共混材料的制造工艺及制品，其特征在于：用该共混材料所做的薄膜。
4，按权利要求1所述的改性甲壳素-壳聚糖和粘胶纤维纺丝原液共混材料的制造工艺及制品，其特征在于：用该共混材料所做的发泡材料。
5，按权利要求1所述的改性甲壳素-壳聚糖和粘胶纤维纺丝原液共混材料的制造工艺及制品，其特征在于：用该共混材料所做的针织物、机织物和无纺布。
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