[发明专利]一种中空多层结构纤维的制备方法及得到的纤维与其应用

说明书

本发明公开了一种中空多层结构纤维的制备方法及得到的纤维与其应用，其中，利用湿法纺丝的方法将低分子量多糖类聚电解质配制成纺丝原液，在凝固槽内加入高分子量多糖类聚电解质作为凝固浴，将纺丝原液经注射器注入凝固浴内，进行扩散反应，卷绕，洗涤，干燥，即得；所述制备方法设备简单、成本低、可纺性好、适于规模化生产，同时，所制得的中空多层纤维具有层数、腔数、直径可控性、良好的拉伸强度、超高的比表面积、在催化、吸附、过滤及组织工程等领域有着广泛的应用。

技术领域

本发明涉及多层结构纤维领域，具体涉及多层结构纤维的制备，特别地，涉及一种中空多层结构纤维的制备方法及得到的纤维及其应用。

背景技术

层状结构在大自然中比比皆是，各色各样生物体通过分子片断间的各种弱相互作用自发地组装、堆积形成多层次的空间结构，并最终实现其生物功能，例如贝壳、树的年轮等都呈高度重复性的多层图案化排列。受自然界启发，科学家们深入开展了多层结构材料的仿生设计与制备及其理论研究。

多层结构材料的制备目前主要以LBL方法为主，LBL最初是基于聚电解质阴阳离子之间的静电络合作用交替逐层沉积构筑多层薄膜材料的一种方法，后来拓展到氢键、电荷转移及分子识别等一些弱作用力。

多层结构材料的制备也可通过微流控技术来实现。由于传热快，反应温度和有效反应时间等反应条件可精确控制，微流控可实现多层(多腔)及复杂结构纤维的构筑。

然而，通过微流控构筑的多层结构纤维确切地讲只能称之为分区纤维，且其尺寸局限在微纳尺度，纤维的直径在100～200μm，长度在数米范围内，层数最多为3层，且层与层之间并不存在间隔，因此宏观尺度意义上多层结构纤维的制备仍然无法突破。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，提供一种工艺简单、环保的多层结构纤维的制备方法，制备成本低且适于规模化生产；同时，所制得的多层结构纤维具有层数、腔数、直径可控性、良好的拉伸强度、超高的比表面积、在催化、吸附、过滤及组织工程等领域有着广泛的应用，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供一种多层结构纤维的制备方法，具体体现在以下几个方面：

(1)一种多层结构纤维的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1、将低分子量多糖类聚电解质加入水中，得到纺丝原液；

步骤2、将高分子量多糖类聚电解质加入水中，得到凝固浴；

步骤3、将步骤1得到的纺丝原液经注射器或喷丝板注入步骤2得到的凝固浴内，然后进行卷绕、洗涤和干燥处理，即得所述多糖类聚电解质中空多层结构纤维。

(2)根据上述(1)所述的制备方法，其特征在于，所述低分子量多糖类聚电解质与所述高分子量多糖类聚电解质带有相反电荷。

(3)根据上述(1)或(2)所述的制备方法，其中，在步骤1中，

所述低分子量多糖类聚电解质的分子量为2000～10000Da，优选为2000～6000Da；和/或

所述低分子量多糖类聚电解质选自壳寡糖、海藻酸钠寡糖或卡拉胶寡糖。

(4)根据上述(1)至(3)之一所述的制备方法，其中，在步骤2中，

所述高分子量多糖类聚电解质的分子量为100000～800000Da，优选为300000～700000Da，更优选为400000～600000Da；和/或

所述高分子量多糖类聚电解质选自壳聚糖、海藻酸钠或卡拉胶。

(5)根据上述(1)至(4)之一所述的制备方法，其中，