[发明专利]细菌纤维素/海藻酸钠复合纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合纤维及其制备技术领域，尤其涉及以细菌纤维素与海藻酸钠为原料制备的复合纤维，以及该复合纤维的制备方法。

背景技术

纤维素是地球上最丰富的生物聚合物，主要分布于植物如树木、棉花、麻等之中，是形成植物体最主要的成分，然而一些微生物也具有高效地合成纤维素的能力。为了与植物来源的纤维素相区别，将来源于微生物的纤维素称之为“细菌纤维素(bacterial cellulose)”或“微生物纤维素(microbial cellulose)”。细菌纤维素最早由英国科学家Brown在1986年发现，他在静置条件下培养醋酸杆菌时，发现培养基的气液表面形成一层白色的凝胶状薄膜，经化学与物理方法分析，确定其成分是纤维素。

细菌纤维素和植物纤维素具有相同的化学组成和化学结构，均是由吡喃型葡萄糖单体(β-D-葡萄糖)通过β-1，4糖苷键连接形成的一种直链大分子化合物。与植物纤维素相比，细菌纤维素不但合成速度快，产率高，而且具有如下优良的特性：

1高化学纯度。细菌纤维素是一种纯净的纤维素，不含半纤维素、不质素、果胶和其它细胞壁分子，分子取向好，结构均一，并且以单一纤维形式存在，纯度极高(99％以上)，无需提纯可直接利用。

2高结晶度和高聚合度。细菌纤维素的结晶度为95％左右，聚合度为16000左右，均高于棉、麻等天然纤维素，使得细菌纤维素具有良好的物理机械性能。

3持水能力能强。和植物纤维素相比，细菌纤维素具有特殊的形态结构，它是由超细微纤维组成的超微纤维网，其超微纤维直径仅为植物纤维的1/100，使其具有较强的持水能力。

4生物可降解和生物相容性好。其制品在自然界中可生物降解，不污染环境。

5生物合成的可调控性。可以通过控制合成条件得到所需类型的纤维素，较容易实现纤维素的改性。

细菌纤维素作为一种新型的生物合成材料受到科学界的广泛关注，在食品工业、生物医用、造纸、声学器材和石油开采等方面得到了广泛应用。但是细菌纤维素具有较高的聚合度和结晶度，其结晶区大分子强烈的分子内和分子间氢键的作用使其难以溶解，限制了细菌纤维素的加工和应用领域。

海藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种天然高分子物质，具有良好的生物降解性和生物相容性。在海藻生长过程中，海水中的矿物质、碳水化合物、氨基酸、脂肪、维生素等累积到其中，使得海藻具有激活细胞新陈代谢，保持皮肤娇嫩、光滑等美容效果。另外，海藻中的物质还具有消炎、止痒等功能，可用于皮肤病的治疗。

开发出既有优异物理机械性能，又能发挥海藻酸钠各种功效的细菌纤维素/海藻酸钠复合纤维，用于生产各种服装面料以及医用敷料等，具有十分重要的社会经济意义。

发明内容

本发明的任务之一在于提供一种细菌纤维素/海藻酸钠复合纤维。

本发明的任务之二在于提供一种细菌纤维素/海藻酸钠复合纤维的制备方法。

为实现本发明的任务之一，其技术解决方案是：

一种细菌纤维素/海藻酸钠复合纤维，将海藻酸钠微纳米粉体添加到细菌纤维素溶液中并分散均匀，然后通过湿法纺丝获得细菌纤维素与海藻酸钠复合纤维；其中，海藻酸钠在复合纤维中的含量为5％～20％，细菌纤维素在复合纤维中的含量为80％～95％。

为实现本发明的任务之二，其技术解决方案是：

一种细菌纤维素/海藻酸钠复合纤维的制备方法，包括如下步骤：

a将适量的细菌纤维素溶解于咪唑基氯盐离子液体中，得到质量百分比浓度为5％～10％的细菌纤维素溶液；

b将一定量的海藻酸钠微纳米粉体加入到细菌纤维素溶液中，分散均匀并脱泡，得到混合均匀的细菌纤维素与海藻酸钠微纳米粉体复合纺丝溶液；

c将上述复合纺丝溶液经喷丝头挤入到凝固浴中，拉伸及烘干后得到细菌纤维素与海藻酸钠复合纤维。

上述步骤a中包括步骤：

a1将细菌纤维素在真空烘箱中80～100℃烘干1～2h，得到干燥细菌纤维素；

a2将咪唑基氯盐离子液体在油浴中加热到80～90℃，然后加入一定量干燥细菌纤维素，机械搅拌3～6h；上述咪唑基氯盐离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体或1-n-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体。

上述步骤b中包括步骤：

b1在超声波作用下，逐渐地将海藻酸钠微纳米粉体添加到细菌纤维素溶液中，得到细菌纤维素与海藻酸钠粉体混合溶液；

b2将细菌纤维素与海藻酸钠粉体混合溶液在超声波作用下分散30～60min，得到分散均匀的初级细菌纤维素与海藻酸钠混合溶液；