本發(fā)明涉及一種功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、作為一種綠色新型的生物質(zhì)材料，海藻酸鈉具有無毒、生物相容性好、來源廣泛、可降解等優(yōu)點(diǎn)。以海藻酸鈉為原料制備的海藻酸鈉纖維在吸濕、抗菌、防輻射等方面表現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力。

2、目前，海藻酸鈉纖維的制備方法主要有濕法紡絲、靜電紡絲、微流控紡絲等。濕法紡絲是先將海藻酸鈉紡絲液擠出，經(jīng)過凝固浴制備成凝膠纖維，再通過干燥得到纖維。該方法流程簡單、成本低、容易規(guī)?；a(chǎn)，是制備海藻酸鈉纖維最常見的方法之一。除了制備純海藻酸鈉纖維，濕法紡絲的便利性還可進(jìn)一步拓展到海藻酸鈉復(fù)合纖維的制備中?，F(xiàn)有技術(shù)(例如公開號cn105926084a的發(fā)明專利)通過濕法紡絲將稀土離子復(fù)合到海藻酸鈉纖維中，制備了具有催化性能的功能纖維。但濕法紡絲操作過程中需要大量的凝固浴溶液，且纖維性質(zhì)受工藝影響較大。靜電紡絲與微流控紡絲作為新興的纖維制備技術(shù)，成本較高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。另外，現(xiàn)有的濕法紡絲、靜電紡絲、微流控紡絲等技術(shù)僅限于生產(chǎn)單一均相結(jié)構(gòu)的海藻酸鈉纖維，無法在纖維中引入絲芯材料，制備更為復(fù)雜的“皮芯”結(jié)構(gòu)，限制了其功能拓展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服以上海藻酸鈉纖維的單一性及其制備方法的局限性，提供一種功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維及其制備方法。該纖維制備簡單、普適、對設(shè)備要求低、節(jié)省物料。纖維中的填料種類及比例靈活可調(diào)，并且可以引入絲芯，形成“皮芯”結(jié)構(gòu)，極大拓展了海藻酸鈉纖維的功能應(yīng)用。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維及其制備方法，其特征在于包括以下步驟：

4、步驟一：將一定量的功能填料添加到一定濃度的海藻酸鈉水溶液中，通過攪拌進(jìn)行混合，得到均勻的功能填料/海藻酸鈉混合水溶液。

5、步驟二：在步驟一中功能填料/海藻酸鈉混合水溶液表面滴加一定濃度的交聯(lián)劑水溶液。

6、步驟三：將步驟二中滴加了交聯(lián)劑的混合溶液進(jìn)行提拉成絲。

7、步驟四：將步驟三中得到的濕絲纖維進(jìn)行干燥。

8、進(jìn)一步地，步驟一中所述海藻酸鈉濃度為0.01％～20％，優(yōu)選0.1％～5％，進(jìn)一步優(yōu)選1％～2.5％。

9、進(jìn)一步地，步驟一中所述功能填料與海藻酸鈉比例在0:1～1:0.01范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

10、進(jìn)一步地，步驟一中所述功能填料為金屬填料、高分子填料、無機(jī)非金屬填料、mofs填料、復(fù)合填料中的一種或兩種以上混合物。

11、進(jìn)一步地，步驟二中所述交聯(lián)劑為氯化鈣、氯化鎂、氯化鋅、氯化鋁、硝酸鈣、硝酸鎂、硝酸鋁、硝酸鋅、硫酸鈣中的一種或兩種以上混合物，濃度為0.01％～20％，優(yōu)選0.1％～5％，進(jìn)一步優(yōu)選1％～2.5％。

12、進(jìn)一步地，步驟二中滴加交聯(lián)劑前可在功能填料/海藻酸鈉混合水溶液埋入纖維絲芯。進(jìn)一步地，纖維絲芯可為金屬纖維絲、高分子纖維絲、復(fù)合纖維絲、碳纖維絲中的一種或兩種以上混合材料。

13、進(jìn)一步地，步驟三中若在步驟二中加入了纖維絲芯，將絲芯與溶液一同提拉。

14、進(jìn)一步地，步驟四中所述濕絲纖維干燥方法為自然干燥、烘干、冷凍干燥中的一種或兩種以上。

15、本發(fā)明的有益效果是：

16、與現(xiàn)有海藻酸鈉纖維制備技術(shù)相比，本發(fā)明所述的制備方法更為簡單普適、成本低、適合大規(guī)模生產(chǎn)：相比于最常見的濕法紡絲需要使用大量凝固浴，該發(fā)明制備方法通過表面滴加交聯(lián)劑，充分利用物料，簡化了制備流程。除此之外，與靜電紡絲、微流控紡絲等技術(shù)相比，該方法更為簡單、對生產(chǎn)設(shè)備要求低。

17、本發(fā)明所述的功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維，突破了傳統(tǒng)紡絲技術(shù)制備纖維組分及結(jié)構(gòu)單一的局限性。為多種功能填料引入纖維，提供了高效普適技術(shù)。該技術(shù)還可以將功能纖維與絲芯材料相結(jié)合，形成獨(dú)特的“皮芯”結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步拓寬了海藻纖維的功能和應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維，其特征在于，復(fù)合纖維由功能填料與海藻酸鈉聚合物基質(zhì)組成，其中功能填料與海藻酸鈉的比例為0:1～1:0.01。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維，其特征在于，功能填料為金屬填料、高分子填料、無機(jī)非金屬填料、金屬-有機(jī)雜化(mofs)填料、復(fù)合填料中的一種或幾種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維，其特征在于，在功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維中加入或不加入絲芯。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維，其特征在于，絲芯為金屬纖維絲、高分子纖維絲、復(fù)合纖維絲、碳纖維絲中的一種或幾種。

5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)制備功能填料與海藻酸鈉混合水溶液；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，步驟(1)中海藻酸鈉濃度為0.01％～20％，功能填料與海藻酸鈉的比例為0:1～1:0.01，通過攪拌進(jìn)行混合，混合時(shí)間大于1分鐘。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，步驟(2)中滴加交聯(lián)劑前加入或不加入絲芯，加入的絲芯在溶液界面以下的長度大于1毫米。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述交聯(lián)劑選自氯化鈣、氯化鎂、氯化鋅、氯化鋁、硝酸鈣、硝酸鎂、硝酸鋁、硝酸鋅、硫酸鈣中的一種或幾種，濃度為0.01％～20％。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述提拉角度與溶液表面夾角為30-90°。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，步驟(3)中滴加了交聯(lián)劑的混合溶液與絲芯一同進(jìn)行提拉成絲。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維及其制備方法，該復(fù)合纖維由功能填料、海藻酸鈉聚合物組成；先將功能填料分散到海藻酸鈉水溶液中，表面滴加交聯(lián)劑水溶液后提拉成絲，或?qū)⒉煌慕z芯包埋在功能填料/海藻酸鈉混合溶液中，表面滴加交聯(lián)劑水溶液，將絲芯與溶液一同提拉成絲，干燥后得到功能填料/海藻酸鈉的復(fù)合纖維。通過復(fù)合介質(zhì)海藻酸鈉的快速界面交聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)功能填料/海藻酸鈉復(fù)合纖維的制備，并且可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)功能填料/海藻酸鈉在多種絲芯上的包覆。本發(fā)明涉及的聚合物基質(zhì)海藻酸鈉來源廣泛、綠色環(huán)保，且制備方法快速、簡單、普適，適用于多種功能填料/與多種絲芯，生產(chǎn)成本低廉，適合連續(xù)化制備，有望大規(guī)模生產(chǎn)與使用。

技術(shù)研發(fā)人員：卜顯和,曹墨源,程明仁,白浩宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南開大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10