專(zhuān)利名稱(chēng)：一種卡拉膠纖維及其復(fù)合纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型海藻纖維的制備方法，尤其是涉及一種采用K -和^ -
卡拉膠作為紡絲原料，并添加聚乙烯醇(PVA)、海藻酸鈉，通過(guò)濕法紡絲及拉伸熱定型技術(shù)制備卡拉膠纖維及其復(fù)合纖維的方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
纖維材料是人類(lèi)生活的必需品，也是工業(yè)、交通運(yùn)輸及公共場(chǎng)所的必須材料。生產(chǎn)纖維的基本途徑一方面是來(lái)源于土地(棉、麻、毛、絲等天然纖維)，另一方面是來(lái)源于石油(合成纖維)。天然纖維由于受到土地資源的制約，不可能無(wú)限制地?cái)U(kuò)大種植面積和飼養(yǎng)數(shù)量，而化學(xué)纖維雖然產(chǎn)量大，使用方便，但穿著遠(yuǎn)不如天然纖維舒適，而且化學(xué)纖維工業(yè)原料受到石化資源的制約。為此，人類(lèi)不得不研究尋找新的纖維材料。
海藻纖維是利用海藻多糖制備的一種天然纖維材料，屬再生資源，具有生物相容性好、生物可降解等特性，是一種良好的環(huán)境友好材料，其制品具有良好的保健和醫(yī)用功能。
目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者在海藻纖維的制備與應(yīng)用方面做了大量的研究工作，夏延
致等通過(guò)凝膠紡絲工藝制備了一種強(qiáng)度較高的海藻纖維(CN1986921),通過(guò)調(diào)
節(jié)海藻酸鈉中的G鏈段與M鏈段的比例，制備了一種阻燃海藻纖維新材料，具
有阻燃、斷裂強(qiáng)度高和生物可降解等特點(diǎn)，可用于通過(guò)純紡或混紡的方法制造
阻燃紡織品(CN101037814);潘躍進(jìn)等發(fā)明了一種用甲殼素纖維、海藻纖維和
天絲纖維制成的混紡紗線(CN1995512)，產(chǎn)品具有抑菌、消炎、防臭、止癢、
護(hù)膚及柔軟滑爽、吸濕透濕、舒適健康的保健作用，制成的混紡紗線及制品為
環(huán)保型及可降解性材料；張瑞文等將粘膠活性海藻與海藻酸鈉共混，制得粘膠
活性海藻纖維(CN1544727)，具有抗菌、止癢、美容、抗衰老的保健作用。從以上研究結(jié)果可以看出，目前大多數(shù)的研究集中于由褐藻提取的海藻酸
鹽纖維的制備與應(yīng)用研究，而對(duì)紅藻多糖-卡拉膠纖維的制備研究則很少涉及?？ɡz是從紅藻的角叉菜屬(Chondrus)、麒麟菜屬(Eucheuma)、杉藻屬(Gigartma)及沙菜屬(Hypnea)等品種海藻中提取的海藻多糖的統(tǒng)稱(chēng)，是世界三大海藻膠工業(yè)產(chǎn)品(瓊膠、卡拉膠、褐藻膠)之一。卡拉膠是半乳聚糖的硫酸酯,不同的來(lái)源有不同的精細(xì)結(jié)構(gòu)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)是由硫酸基化或非硫酸基化的半乳糖和3， 6-脫水半乳糖通過(guò)a-l， 3-糖苷鍵和P-l， 4糖苷鍵交替連接而成線形多糖化合物。大多數(shù)糖單位有一或兩個(gè)硫酸酯基，多糖鏈中總硫酸酯基含量為15% 40%，而且硫酸酯基數(shù)目與位置同卡拉膠的膠凝性密切相關(guān)。根據(jù)其半乳糖殘基上硫酸酯基團(tuán)的不同可分為K-型、t-型、入-型、/3-型、『型等13種，其中主要的是k-型、「型、X-型。K -和t -卡拉膠通過(guò)雙螺旋交聯(lián)形成熱可逸凝膠多糖在溶液中呈無(wú)規(guī)線團(tuán)結(jié)構(gòu)，當(dāng)多糖溶液冷卻時(shí)，足夠數(shù)量的交聯(lián)區(qū)形成了連續(xù)的三維網(wǎng)狀凝膠結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用紅藻多糖-卡拉膠溶
液紡絲制成纖維的方法。為解決卡拉膠溶液自身的凝膠行為以及脫水過(guò)程的困
難，較難形成高強(qiáng)度纖維的問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)研究分析不同類(lèi)型卡拉膠的結(jié)構(gòu)
與溶液性質(zhì)，結(jié)合其分子結(jié)構(gòu)上硫酸基的離子交換性質(zhì)，選擇合適的溶解及紡
絲工藝條件，選擇合適的凝固浴，獲得一種新型紅藻膠-卡拉膠纖維及其復(fù)合纖
維的制備方法，為拓展海藻纖維的類(lèi)別開(kāi)辟了新的途徑。
本發(fā)明以K -或t -卡拉膠、PVA、海藻酸鈉為原料，將高溫卡拉膠(或卡拉
膠/聚乙烯醇或卡拉膠/海藻酸鈉)濃溶液經(jīng)過(guò)噴絲板擠出后送入低溫含二價(jià)陽(yáng)離
子((Ba2+、 Ca2+)的鹽溶液(凝固浴)屮，同時(shí)對(duì)雙螺旋結(jié)構(gòu)的卡拉膠及其混
合組分實(shí)施牽拉，使卡拉膠雙螺旋體延纖維軸向排列，卡拉膠溶液即形成不溶
于水的凝膠纖維。
為改善所得纖維的力學(xué)強(qiáng)度和應(yīng)用領(lǐng)域，在纖維的制備過(guò)程中加入PVA或海藻酸鈉制成卡拉膠復(fù)合纖維。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 一種新型海藻纖維-卡拉膠纖維及其復(fù)合纖維的具體制備方法包括溶解、攪拌、脫泡、牽伸、洗滌、烘干等過(guò)程，具體制備歩驟如下
第一歩，卡拉膠(或卡拉膠/聚乙烯醇或卡拉膠/海藻酸鈉)紡絲液的制備將卡拉膠(或卡拉膠/聚乙烯醇或卡拉膠/海藻酸鈉)加入適量蒸餾水中，在80-90
C的水浴中加熱2小時(shí)，得到質(zhì)量百分比含量為3-10%的卡拉膠(或卡拉膠/聚
乙烯醇或，拉膠/海藻酸鈉)溶液，然后過(guò)濾，脫泡并靜置，制得紡絲液。
第二歩，卡拉膠纖維及其復(fù)合纖維的紡絲工藝將以上過(guò)濾脫泡后的紡絲
液通過(guò)濕法紡絲機(jī)以10-80m/min噴絲速度噴絲進(jìn)入凝固浴中凝同牽伸，凝同浴為質(zhì)量百分比為5-20%的氯化鋇或氯化鈣溶液，凝固浴溫度為20-4(TC，纖維的牽伸比例為10-50%，纖維經(jīng)過(guò)洗滌、烘干得到新型海藻纖維-卡拉膠纖維及其復(fù)合纖維材料。
本發(fā)明所述的卡拉膠/聚乙烯醇紡絲溶液的制備方法，其中卡拉膠/聚乙烯醇溶液的質(zhì)量百分比是以卡拉膠和聚乙烯醇的總質(zhì)量計(jì)，卡拉膠與聚乙烯醇以任意比混合。
本發(fā)明所述的卡拉膠/海藻酸鈉紡絲溶液的制備方法，其屮卡拉膠/海藻酸鈉溶液的質(zhì)量百分比是以卡拉膠和海藻酸鈉的總質(zhì)量計(jì)，卡拉膠與海藻酸鈉以任意比混合。
用卡拉膠紡絲制成纖維，不僅原料豐富，又可為卡拉膠的深加工及利用開(kāi)辟了新的方向，拓寬了海藻纖維的種類(lèi)，符合環(huán)保、健康、綠色、可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，不僅具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益，而且還有一定的社會(huì)效益。該海藻纖維具有蠶絲般的輕柔與光澤，棉花纖維的透氣舒適，羊毛般的保暖挺擴(kuò)。而且，產(chǎn)品具有生物相容性好、易降解等優(yōu)點(diǎn)，加工容易、成本低、無(wú)三廢污染，屬于環(huán)?？稍偕木G色紡織材料。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法做進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1:將60克i -卡拉膠加入1140克水中，在80°C的水浴中充分?jǐn)嚢枞芙?小時(shí)， 得到含量5% (質(zhì)量百分比)的卡拉膠溶液，用150-250目過(guò)濾布過(guò)濾、脫泡并 靜置8小時(shí)制成紡絲液，將以上過(guò)濾脫泡后的紡絲液通過(guò)濕法紡絲機(jī)以25m/min 噴絲速度噴絲進(jìn)入凝固浴中凝固牽伸，凝固浴為15% (質(zhì)量百分比)氯化鋇溶 液，凝固浴溫度為室溫，纖維的牽伸比例為10%，纖維經(jīng)過(guò)洗滌、烘干得到本 發(fā)明的新型海藻纖維-卡拉膠纖維材料。
實(shí)施例2:
將35克k -卡拉膠和35克PVA加于630克水中，在90°C的水浴中充分?jǐn)?拌溶解2小時(shí)，得到含量10% (質(zhì)量百分比)的卡拉膠/PVA溶液，用150-250 目過(guò)濾布過(guò)濾、脫泡并靜置6小時(shí)制成紡絲液，將以上過(guò)濾脫泡后的紡絲液通 過(guò)濕法紡絲機(jī)以15m/min噴絲速度噴絲進(jìn)入凝固浴中凝固牽伸，凝固浴為5% 氯化鋇溶液，凝固浴溫度為3(TC，纖維的牽伸比例為30%，纖維經(jīng)過(guò)洗滌、烘 干得到本發(fā)明的新型海藻纖維-卡拉膠復(fù)合纖維材料。
實(shí)施例3:
將30克i -卡拉膠和30克海藻酸鈉加入690克水中，在9(TC的水浴中充分 攪拌溶解2小時(shí)，得到含量8%(質(zhì)量百分比)的卡拉膠/海藻酸鈉溶液，用150-250 目過(guò)濾布過(guò)濾、脫泡并靜置6小時(shí)制成紡絲液，將以上過(guò)濾脫泡后的紡絲液通 過(guò)濕法紡絲機(jī)以10m/min噴絲速度噴絲進(jìn)入凝固浴中凝固牽伸，凝固浴為10% 氯化鈣溶液，凝固浴溫度為4(TC，纖維的牽伸比例為50%，纖維經(jīng)過(guò)洗滌、烘 干得到本發(fā)明的新型海藻纖維-卡拉膠復(fù)合纖維材料。
權(quán)利要求
1、一種卡拉膠纖維的制備方法，其特征在于按照如下步驟操作第一步，將K-或ι-卡拉膠溶于蒸餾水中，在80-90℃的水浴中加熱2小時(shí)，得到質(zhì)量百分比含量為3-10％的卡拉膠溶液，然后過(guò)濾、脫泡并靜置，制得紡絲液；第二步，將紡絲液通過(guò)濕法紡絲機(jī)以10-80m/min噴絲速度噴絲進(jìn)入凝固浴中凝固牽伸，凝固浴為質(zhì)量百分比為5-20％的氯化鋇或氯化鈣溶液，凝固浴溫度為20-40℃，纖維的牽伸比例為10-50％，纖維經(jīng)過(guò)洗滌、烘干得到新型海藻纖維-卡拉膠纖維材料。
2、 一種卡拉膠復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于按照如下步驟操作第一步，將卡拉膠/聚乙烯醇或卡拉膠/海藻酸鈉溶于蒸餾水中，在80-90。C的水浴中加熱2小時(shí)，得到質(zhì)量百分比含量為3-10%的卡拉膠/聚乙烯醇或卡拉膠/海藻酸鈉溶液，然后過(guò)濾、脫泡并靜置，制得紡絲液；第二步，將紡絲液通過(guò)濕法紡絲機(jī)以10-80m/min噴絲速度噴絲進(jìn)入凝固浴中凝固牽伸，凝固浴為質(zhì)量百分比為5-20%的氯化鋇或氯化鈣溶液，凝固浴溫度為20-40°C，纖維的牽伸比例為10-50%，纖維經(jīng)過(guò)洗滌、烘干得到新型海藻纖維-卡拉膠復(fù)合纖維材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種卡拉膠復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于卡拉膠/聚乙烯醇溶液的質(zhì)量百分比是以卡拉膠和聚乙烯醇的總質(zhì)量計(jì)，卡拉膠與聚乙烯醇以任意比混合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種卡拉膠復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于卡拉膠/海藻酸鈉溶液的質(zhì)量百分比是以卡拉膠和海藻酸鈉的總質(zhì)量計(jì)，卡拉膠與海藻酸鈉以任意比混合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種卡拉膠纖維及其復(fù)合纖維的制備方法。將卡拉膠或卡拉膠/聚乙烯醇或卡拉膠/海藻酸鈉溶于水中，水浴加熱并攪拌，得到質(zhì)量百分比含量為3-10％的卡拉膠或卡拉膠/聚乙烯醇或卡拉膠/海藻酸鈉溶液，過(guò)濾、脫泡制得紡絲液；然后將紡絲液通過(guò)濕法紡絲機(jī)噴絲進(jìn)入氯化鋇或氯化鈣凝固浴中凝固牽伸，纖維經(jīng)過(guò)洗滌、烘干得到新型海藻纖維-卡拉膠纖維及其復(fù)合纖維。本發(fā)明方法原料豐富，加工容易、成本低、無(wú)三廢污染，開(kāi)辟了卡拉膠深加工及利用的新方向，拓寬了海藻纖維的種類(lèi)。制得的纖維具有生物相容性好、易降解等優(yōu)點(diǎn)，是環(huán)?？稍偕木G色紡織材料，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)D01D1/10GK101509152SQ20091012907
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者夏延致, 孔慶山, 全 紀(jì), 薛志欣 申請(qǐng)人:青島大學(xué)