[发明专利]一种改性纳米微晶纤维素复合壳聚糖纤维及其制备方法

说明书

本发明提供一种改性纳米微晶纤维素复合壳聚糖纤维，所述复合壳聚糖纤维由壳聚糖纤维基体以及分布在纤维基体内的改性纳米微晶纤维素组成；所述改性纳米微晶纤维素占复合纤维的质量分数是3～10%。本发明还提供上述复合壳聚糖纤维的制备方法，本发明提供的壳聚糖复合纤维的制备方法，依托常规壳聚糖纤维的生产线即可实现生产，方法简洁，成本低。本发明制备的壳聚糖复合纤维，全部由壳聚糖和纤维素组成，两者均属于多糖，相容性好；改性纳米微晶纤维素与壳聚糖分子链间存在离子相互作用，使混合溶液存在一定的凝胶化现象，体系粘度上升，能够承受凝固浴和塑化浴的多倍牵伸，有效提高复合纤维的力学性能。

技术领域

本发明属于功能纤维领域，涉及一种改性纳米微晶纤维素复合壳聚糖纤维及其制备方法。

背景技术

壳聚糖来源于虾、蟹壳等动物资源，分子式是β-(1→4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，是具有本质抗菌特性的天然高分子材料。壳聚糖制品种类繁多，广泛应用于医药、食品、化工等领域。其中，采用湿法纺丝法可以制备壳聚糖纤维，但是，壳聚糖纤维的力学性能不理想（干态断裂强度小于1.8 cN/dtex），影响了纤维的加工和使用。原因在于，壳聚糖纺丝液出喷丝口后直接进入凝固浴凝固，丝条所受拉伸张力较小，溶液中无规线团构象的壳聚糖分子链发生“遗传”，导致初生纤维呈现各向同性的无序状态。而壳聚糖分子链内与分子链间存在较强的氢键相互作用，其玻璃化转变温度远高于熔点，在后续的拉伸过程中分子链段取向困难，难以通过后道拉伸提高纤维的结晶度与晶区取向度。因此，壳聚糖纤维结晶和取向度低。为了提高壳聚糖纤维的力学性能，需要在壳聚糖纤维内部构建结晶且取向的结构。

纳米微晶纤维素是一种棒状的纤维素晶体，其直径小于100nm，是纤维素的最小物理结构单元。纳米微晶纤维素是高度结晶的纤维素结构，常被用作复合材料的填充物，以增强材料的力学性能。在我们之前的研究中，将纳米微晶纤维素加入壳聚糖纺丝液，制备了壳聚糖/纳米微晶纤维素复合纤维，纤维的力学性能有一定程度的提高，但也存在以下不足：

（1）不能承受凝固浴和塑化浴的多倍牵伸，对复合纤维的力学性能的改善效果不理想。

（2） 纺丝液中的纳米微晶纤维素发生聚集，使得纳米微晶纤维素在纤维内部分布不均匀，影响了复合纤维生产的稳定性，造成纤维不匀率的上升。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供一种改性纳米微晶纤维素复合壳聚糖纤维及其制备方法，实现以下发明目的：

（1）克服纳米微晶纤维素在壳聚糖/纳米微晶纤维素复合纤维内部发生团聚，分布不均匀的问题，降低纤维不匀率；

（2）提高复合纤维的力学性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种改性纳米微晶纤维素复合壳聚糖纤维，由壳聚糖纤维基体以及分布在纤维基体内的改性纳米微晶纤维素组成。

所述改性纳米微晶纤维素占复合纤维的质量分数是3～10%；

所述复合壳聚糖纤维，力学性能好，所述复合壳聚糖纤维的纤度为1.2～5.0dtex，干态断裂强度为2.0～3.3 cN/dtex，干断裂伸长率为8～13%，水接触角小于65°，纤维亲水性和吸湿性能好，所述壳聚糖复合纤维对大肠杆菌的抗菌率大于90%，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于90%。

纳米微晶纤维素在复合纤维内部分布均匀，纤维强力不匀率低，线密度偏差率为±10 %，干断裂强力变异系数（CV）为10±2%。

一种改性纳米微晶纤维素复合壳聚糖纤维的制备方法，将改性纳米微晶纤维素与壳聚糖纺丝液的混合液搅拌混合，混合液通过湿法纺丝成形制得复合壳聚糖纤维；所述改性纳米微晶纤维素为所述纳米微晶纤维素表面带有羧基基团，具体为羧甲基纤维素钠。作为优选的技术方案：

包括以下步骤：