一種改性生物質(zhì)纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及纖維領(lǐng)域，尤其涉及一種改性生物質(zhì)纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的新型生物質(zhì)纖維包括海藻纖維，殼聚糖/甲殼素纖維，再生蠶絲，再生角朊蛋白等等，斷裂強(qiáng)度低，斷裂伸長(zhǎng)率低，可紡性差，限制了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種可紡性好的采用濕法紡絲技術(shù)紡絲的新型改性生物質(zhì)纖維。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種改性生物質(zhì)纖維，其特征在于，由生物質(zhì)纖維材料添加多孔納米材料改性制備得到；所述生物質(zhì)纖維材料為一種或一種以上可共溶的成分；所述生物質(zhì)纖維材料的特征粘度大于200mpa.S。
[0005]進(jìn)一步，所述生物質(zhì)纖維材料加量為90-99.9質(zhì)量分?jǐn)?shù)％，多孔納米材料加量為0.1-10質(zhì)量分?jǐn)?shù)％。
[0006]進(jìn)一步，所述的生物質(zhì)纖維材料是海藻酸鈉、殼聚糖/甲殼素、絲素或角朊蛋白中的一種或一種以上。
[0007]進(jìn)一步，所述多孔納米材料為粒徑5-170nm，比表面積不小于50m2/g的活性炭或粒徑5_170nm，比表面積為不小于50m2/g的氣相Si02。
[0008]另一方面，本發(fā)明提供一種所述改性生物質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于，步驟為，
將多孔納米材料加入到溶劑中攪拌分散，分散均勻后，邊攪拌邊加入生物質(zhì)纖維材料，攪拌、溶解、過濾、靜置、脫泡，得到紡絲原液；
紡絲:紡絲原液通過計(jì)量泵計(jì)量，然后經(jīng)燭形過濾器、連接管而進(jìn)入噴絲頭；從噴絲頭上的孔眼中壓出的原液細(xì)流進(jìn)入凝固浴進(jìn)行凝固，在凝固浴中析出而形成纖維；熱水牽伸，水洗，干燥即可。
[0009]進(jìn)一步，所述生物質(zhì)纖維材料加量為90-99.9質(zhì)量分?jǐn)?shù)％，所述多孔納米材料加量為0.1-10質(zhì)量分?jǐn)?shù)％。
[0010]進(jìn)一步，所述多孔納米材料為粒徑5-170nm，比表面積不小于50m2/g的活性炭或粒徑5_170nm，比表面積為不小于50m2/g的氣相Si02。
[0011]進(jìn)一步，所述生物質(zhì)纖維材料的特征粘度大于200mpa.S。
[0012]本發(fā)明通過添加多孔納米材料，改善生物質(zhì)材料的分子間作用力，大大提高了所得改性生物質(zhì)纖維斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。強(qiáng)度可達(dá)到2.2-12CN/dtex,斷裂伸長(zhǎng)率可達(dá)10-36%ο
[0013]本發(fā)明添加的多孔納米材料可以是兩種，一種是納米活性炭，粒徑5-170nm，比表面積不小于50m2/g ；一種是氣相S12，粒徑5_170nm，比表面積不小于50m2/g。
[0014]本發(fā)明添加的多孔納米材料的加量是0.1-10固含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)％。
[0015]現(xiàn)有技術(shù)中生物質(zhì)纖維添加固體功能成分如活性炭、電氣石負(fù)離子粉、納米氧化鋅、納米銀或銀化合物等的目的是制備具備某種特別功能的纖維，使得纖維具有除臭或負(fù)離子或抗菌等功能，并無特別指明添加固體功能成份是多孔納米材料及其對(duì)纖維可紡性的作用。事實(shí)上，非多孔納米材料的添加，將破壞纖維的結(jié)構(gòu)，造成纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率降低、可紡性變差等不良影響。
[0016]而本發(fā)明多孔納米材料先加入到溶劑中，充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆蚝?，再邊攪拌邊加入生物質(zhì)纖維材料粉末，進(jìn)行充分?jǐn)嚢璺稚⒕|(zhì)。通過在纖維紡絲原液中均勻摻雜多孔納米材料，利用多孔納米材料的高表面能，增強(qiáng)分子間作用力和分子鏈纏結(jié)率，多孔納米材料實(shí)質(zhì)起到團(tuán)聚核的作用，以提高纖維材料的分子量，從而提高所制備纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，從而增強(qiáng)可紡性。
[0017]所述多孔納米材料含量高于10質(zhì)量分?jǐn)?shù)％，破壞分子結(jié)構(gòu)，起到反作用，反而使纖維可紡性降低。低于0.1質(zhì)量分?jǐn)?shù)％，含量太少，起不到明顯效果，對(duì)所得纖維可紡性幾乎無影響。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購(gòu)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0019]以下實(shí)施例所用納米活性炭，粒徑5-170nm，比表面積不小于50m2/g ;氣相S12，粒徑5_170nm，比表面積不小于50m2/g。
[0020]實(shí)施例1:納米活性炭改性海藻纖維的制備
原液制備:將占纖維總固含量0.1質(zhì)量分?jǐn)?shù)％的納米活性炭粉末加入到水中攪拌分散，分散均勻后，邊攪拌邊加入紡絲原液質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%、特征黏度為285mPa.S的海藻酸鈉粉末，攪拌溶解，過濾，脫泡，靜置，得到紡絲原液。
[0021]紡絲:紡絲原液通過計(jì)量泵計(jì)量，然后經(jīng)燭形濾器、連接管而進(jìn)入噴絲頭(帽)；從噴絲頭上的孔眼中壓出的原液細(xì)流進(jìn)入氯化鈣凝固液進(jìn)行凝固，在凝固液中析出而形成纖維；熱水牽伸，水洗，干燥即可。
[0022]效果驗(yàn)證:依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 14337合成短纖維斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)等試驗(yàn)方法》測(cè)定，納米活性炭改性的海藻纖維與未改性海藻纖維相比，單纖維斷裂強(qiáng)度提高了 20%，達(dá)2.48CN/dtex ;斷裂伸長(zhǎng)率提高了 50%，達(dá)16.0%。
[0023]實(shí)施例2:多孔納米Si02改性殼聚糖纖維的制備
原液制備:將占纖維總固含量10質(zhì)量分?jǐn)?shù)％的氣相納米S12加入到2體積％濃度的乙酸溶液中攪拌分散，分散均勻后，邊攪拌邊加入脫乙酰度為90%、特征黏度為350mPa.S、紡絲原液質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.6%的殼聚糖粉末，攪拌溶解，過濾，脫泡，靜置，得到紡絲原液；
紡絲:紡絲原液通過計(jì)量泵計(jì)量，然后經(jīng)燭形濾器、連接管而進(jìn)入噴絲頭(帽)；從噴絲頭上的孔眼中壓出的原液細(xì)流進(jìn)入氫氧化鈉凝固液進(jìn)行凝固，在凝固液中析出而形成纖維；熱水牽伸，水洗，干燥即可。
[0024]效果驗(yàn)證:多孔納米Si02改性的殼聚糖纖維與未改性殼聚糖纖維相比，單纖維斷裂強(qiáng)度提高了 23.5%，達(dá)2.12 CN/dtex ;斷裂伸長(zhǎng)率提高了 45%，達(dá)14.8%強(qiáng)度。
[0025]實(shí)施例3:多孔納米Si02改性CMC共混海藻纖維的制備
原液制備:將占纖維總固含量5質(zhì)量分?jǐn)?shù)％的氣相S12加入到水中攪拌分散，分散均勻后，邊攪拌邊加入紡絲原液質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.6%的海藻酸鈉和CMC混合粉末(85%和15%配比)，攪拌溶解，過濾，脫泡，靜置，得到紡絲原液；
紡絲:紡絲原液通過計(jì)量泵計(jì)量，然后經(jīng)燭形濾器、連接管而進(jìn)入噴絲頭(帽)；從噴絲頭上的孔眼中壓出的原液細(xì)流進(jìn)入濃度為4%的氯化鈣凝固液進(jìn)行凝固，在凝固液中析出而形成初生纖維；熱水牽伸，水洗，干燥即可。
[0026]效果驗(yàn)證:多孔納米Si02改性的CMC共混海藻纖維與未改性CMC共混海藻纖維相比，單纖維斷裂強(qiáng)度提高了 54.5%，達(dá)3.39 CN/dtex ;斷裂伸長(zhǎng)率提高了 60%，達(dá)17.6%。
[0027]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改性生物質(zhì)纖維，其特征在于，由生物質(zhì)纖維材料添加多孔納米材料改性制備得到；所述生物質(zhì)纖維材料為一種或一種以上可共溶的成分；所述生物質(zhì)纖維材料的特征粘度大于200mpa.S。2.權(quán)利要求1所述改性生物質(zhì)纖維，其特征在于，所述生物質(zhì)纖維材料加量為90-99.9質(zhì)量分?jǐn)?shù)％，多孔納米材料加量為0.1-10質(zhì)量分?jǐn)?shù)％。3.權(quán)利要求1所述改性生物質(zhì)纖維，其特征在于，所述的生物質(zhì)纖維材料是海藻酸鈉、殼聚糖/甲殼素、絲素或角朊蛋白中的一種或一種以上。4.權(quán)利要求1所述改性生物質(zhì)纖維，其特征在于，所述多孔納米材料為粒徑5-170nm，比表面積不小于50m2/g的活性炭或粒徑5-170nm，比表面積為不小于50m2/g的氣相S12。5.一種權(quán)利要求1所述改性生物質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于，步驟為， 將多孔納米材料加入到溶劑中攪拌分散，分散均勻后，邊攪拌邊加入生物質(zhì)纖維材料，攪拌、溶解、過濾、靜置、脫泡，得到紡絲原液； 紡絲:紡絲原液通過計(jì)量泵計(jì)量，然后經(jīng)燭形過濾器、連接管而進(jìn)入噴絲頭；從噴絲頭上的孔眼中壓出的原液細(xì)流進(jìn)入凝固浴進(jìn)行凝固，在凝固浴中析出而形成纖維；熱水牽伸，水洗，干燥即可。6.權(quán)利要求5所述改性生物質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于，所述生物質(zhì)纖維材料加量為90-99.9質(zhì)量分?jǐn)?shù)％，所述多孔納米材料加量為0.1-10質(zhì)量分?jǐn)?shù)％。7.權(quán)利要求5所述改性生物質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于，所述多孔納米材料為粒徑5-170nm，比表面積不小于50m2/g的活性炭或粒徑5_170nm，比表面積為不小于50m2/g的氣相S12O8.權(quán)利要求5所述改性生物質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于，所述生物質(zhì)纖維材料的特征粘度大于200mpa.S。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改性生物質(zhì)纖維及其制備方法。其由生物質(zhì)纖維材料添加多孔納米材料改性制備得到；所述生物質(zhì)纖維材料為一種或一種以上可共溶的成分；所述生物質(zhì)纖維材料的特征粘度大于200mpa.s；多孔納米材料為粒徑5-170nm，比表面積不小于50m2/g的活性炭或粒徑5-170nm，比表面積為不小于50m2/g的氣相SiO2。本發(fā)明在制備該改性生物質(zhì)纖維時(shí)，將多孔納米材料先加入到溶劑中，充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆蚝?，再邊攪拌邊加入生物質(zhì)纖維材料粉末，進(jìn)行充分?jǐn)嚢璺稚⒕|(zhì)。本發(fā)明的改性生物質(zhì)纖維提高了斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，從而增強(qiáng)了可紡性。
【IPC分類】D01F4/02, D01F9/00, D01F9/04, D01F1/10, D01F4/00
【公開號(hào)】CN104963031
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510399369
【發(fā)明人】黃福龍, 劉松林, 邱東, 劉澄勝, 林麗雯, 藍(lán)煌琴, 吳曉玲
【申請(qǐng)人】廈門百美特生物材料科技有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年7月9日