專利名稱：一種用復合溶劑配制高濃度溶液生產紡織用殼聚糖纖維的制備方法
技術領域：
本發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，特別是一種關于用復合溶劑配制高濃度溶液生產紡織用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，采用適當的溶劑，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陸續作了不少研發及中試，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·明中，都涉及到殼聚糖溶解、過濾、脫泡工序，但是都沒有明確提出制備高強度、適合紡織用的殼聚糖纖維需要用高濃度、高粘度殼聚糖溶液，也沒有提及制備這種溶液時遇到的溶解時間長、過濾時間長、脫泡時間長以及由此造成大分子殼聚糖分解致使纖維強度下降等疑難問題的解決方案。然而這些都是大規模生產必須解決的問題，在溶液制備時加入一定比例的具有助溶、增溶、降粘、消泡等功能的復合溶劑可以有效解決上述問題。溶劑有助溶劑、增溶劑及潛溶劑三類，其作用原理如下助溶劑難溶性有機物與加入的助溶劑在溶劑中形成可溶性分子間的絡合物、締合物或復鹽等，可以增加其在溶劑中的溶解度。助溶劑可溶于水，多為低分子化合物，形成的絡合物多為大分子。常用的助溶劑主要分為兩大類一類是某些有機酸及其鈉鹽，如苯甲酸鈉，水楊酸鈉，對氨基苯甲酸等；另一類是酰胺類化合物，如尿素，菸酰胺、乙酰胺等。增溶劑具有增溶能力的表面活性劑，有機物在溶解過程中表面活性劑形成膠團后加入增溶劑可增加其在溶劑中的溶解度并形成澄清溶液。如吐溫類。潛溶劑一些能與水任意比例混合，與水分子能形成氫鍵結合并能增加它們的介電常數，能增加難溶性有機物溶解的溶劑。如乙醇、甘油、丙二醇、聚乙二醇等。潛溶劑不同于增溶劑和助溶劑，它主要是使用混合溶媒，根據不同的溶劑對高分子的不同結構具有特殊親和力的原理，能使有機物在某一比例時達到最大溶解度。主要是根據實驗過程確定合適的比例。降粘劑主要成分為陰離子型聚合物，降粘劑能夠吸附在各種微小顆粒表面并產生靜電斥力使之分散，避免沉降、返粗。有機硅、雙磺琉、聚醚類屬于這類物質。消泡劑包括破泡、抑泡、脫泡三種功能，其作用原理如下破泡相對于泡沫(泡沫聚合體)，從空氣側侵入泡中，將泡合一破壞。抑泡從液體側侵入泡中，將泡合一破壞，令泡沫難以產生。脫泡從氣泡的界面侵入泡中，令氣泡合一浮出液面。常用的消泡劑主要有有機硅、硅油、聚醚類、高級醇、礦物油、植物油、壬(辛)基酚聚氧乙烯醚、皂鹽、OP系列、吐溫系列、斯盤系列、脂肪烴、芳香烴、含氧溶劑等。
發明內容
針對實際生產過程中存在的問題，本發明提出了一種殼聚糖纖維的制備方法，該方法克服了制備殼聚糖溶液時溶解時間長、難過濾、不易脫泡等難點，解決了殼聚糖分子因制備時間長水解致使成纖強度低的問題。其實施步驟包括紡絲液配制、溶解、過濾、脫泡、計量泵計量、噴絲、凝固成絲、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3-30%、溶劑冰醋酸水溶液重量為2-4%，增溶劑、助溶劑各為O. 5%、降粘劑0.3%、消泡劑0.2%，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。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2-4小時。第四步及以后步驟，采用成熟的濕法紡絲工藝，經噴絲、拉伸、水洗、干燥等處理工藝，可制得高強度殼聚糖纖維。本發明與現有技術相比具有以下優點I、溶解時間短，同樣容積的配料，溶解時間只有普通攪拌溶解用時的1/2-1/4 ；2、過濾時間短，同樣容積的配料，過濾時間縮短1/3以上；3、脫泡時間短，消泡劑作用以及濾液自高位進入真空罐，比低位進料更易脫泡，時間縮短1/3以上；4、有效縮短各工序時間，避免因時間過長造成殼聚糖分子水解而降低纖維強度；5、溶液濃度高，分子間交鏈度高、結構致密、成纖強度大；6、節省能源，減少壓縮機、真空泵、攪拌機工作時間，節省電能1/3以上。
具體實施例方式實施例I取600KG去離子水加入反應釜，啟動攪拌，依次投入20KG殼聚糖粉末、12KG冰醋酸、6KG尿素、5KG丙三醇、6KG醋酸鋅、O. 3KG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，噴絲頭孔徑O. 04mm, 6000孔，凝固浴為氫氧化鈉與乙醇的水溶液，氫氧化鈉的含量為4%，乙醇的含量為4%，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1.8也以，強度>2. OCN/dtex,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、12KG冰醋酸、3KG尿素、O. 2KG硅油、3KG乙二醇、2KG甘油、2KG醋酸鋅，在I (TC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%，靜態脫泡時間4小時；脫泡后的漿液用計量泵送至噴絲頭，噴絲頭孔徑O. 08mm, 4000孔，凝固浴為氫氧化鈉與乙醇的水溶液，氫氧化鈉的含量為5%，乙醇的含量為5%，凝固浴溫度為20°C，纖維的拉伸倍率I. 8，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. 4dtex,強度> 2. OCN/dtex,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3-30%、溶劑冰醋酸水溶液重量為2-4%，增溶劑、助溶劑、潛溶劑各約為O. 5-1%、降粘劑O. 3-0. 7%、消泡劑O. 2-0. 4%，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3-30%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，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> 90%，純度大于99%。
3.根據權利要求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，增溶劑、助溶劑、潛溶劑、降粘劑、消泡劑可以是兩種以上的化學制劑，因為一種制劑往往同時具有兩種以上的功能作用，其合理配比是關鍵。
4.根據權利要求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自上部進入負壓儲料罐真空脫泡，罐內壓力< 76mmHG。
6.根據權利要求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，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
本發明涉及一種殼聚糖纖維的制備方法，該方法通過在配制溶液時添加復合溶劑克服了目前制備殼聚糖纖維過程中溶液濃度低、溶解時間長、難過濾、脫泡時間長、大分子殼聚糖易分解以及產品質量不穩定、纖維強度低等缺點，采用2-4％的冰醋酸溶液作溶劑，常溫下依次加入殼聚糖原料、具有增溶、助溶、降粘、消泡等功能的復合溶劑，攪拌1-4小時；靜壓過濾，高位進入真空罐脫泡2-4小時，制得濃度3-30％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，通過拉伸、水洗、醇洗、干燥得到高強度殼聚糖纖維。
文檔編號D01D1/10GK102888672SQ20111020252
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月20日 優先權日2011年7月20日
發明者李永興 申請人:李永興