專利名稱：一種聚丙烯腈-甲殼素復合纖維及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬復合材料及其制造方法領域，特別是涉及一種聚丙烯腈-甲殼素復合纖維及其 制造方法。
技術背景聚丙烯腈纖維俗稱腈綸，是一種合成纖維，有優(yōu)良的保暖性、優(yōu)異的染色性及無蛀蝕 和霉變性，其染色后可得到比羊毛更鮮艷的色彩，聚丙烯腈被廣泛地用于制造仿毛制品， 因此聚丙烯腈又被稱作人造羊毛。但聚丙烯腈也有很多缺點親水性差，造成在干燥天氣 易帶靜電以及人體親和性較差，抗菌性能也不太好。為了改善聚丙烯腈這些缺點的性能，研究人員在改性聚丙烯腈方面作了大量的工作， 如蠶絲接枝聚丙烯腈，牛奶蛋白接枝聚丙烯腈纖維，但這些都要在聚合階段就對原有設備、 工藝進行很大改動，不能得到大量的推廣。甲殼素及其衍生物具有良好地抗菌性能和一定的親水性。我國甲殼素資源豐富。近來也有人開始把甲殼素及其衍生物用于化學纖維的改性，如申請?zhí)枮?9120092的"羧甲基 殼聚糖和海藻酸共混膜或纖維的制備方法及其用途"的中國專利。在甲殼素及其衍生物中， 甲殼素的成本最低，但甲殼素與一些常規(guī)的成纖聚合物的相容性比較差，特別是甲殼素既 難熔融，又不溶于水、稀酸、稀堿、濃堿以及一般有機溶劑，因此在化學纖維改性的應用 受到限制。 發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種聚丙烯腈-甲殼素復合纖維及其制造方法，以彌補現(xiàn)有技術的不足和缺陷，滿足生產(chǎn)和生活的需要。本發(fā)明利用甲殼素與聚丙烯腈都有極性基團，相容性好，特別是甲殼素可以溶解在聚丙烯腈的部分溶劑(硫氰酸鈉、硫氰酸鉀水溶液)中，因此使甲殼素與聚丙烯腈在紡絲溶液中均勻混合和分散后，通過聚丙烯腈纖維原有的紡絲工藝制備聚丙烯腈-甲殼素復合纖維，以改善聚丙烯腈纖維的親水性、抗靜電性、與人體的親和抗菌性。本發(fā)明的一種聚丙烯腈-甲殼素復合纖維，是由甲殼素和聚丙烯腈組成，甲殼素占復合 纖維固含量的1~20%，聚丙烯腈占纖維固含量的80~99%。所述聚丙烯腈是丙烯腈均聚物或共聚物，粘均分子量為50000 170000的常規(guī)分子量 或粘均分子量為500000~2000000的超高分子量；所述甲殼素為工業(yè)用的甲殼素制品或直接從從節(jié)足動物(蜘蛛類、甲殼類)的翅膀或外殼及真菌和藻類的細胞壁中提取；本發(fā)明的一種聚丙烯腈-甲殼素復合纖維的制備方法，包括如下步驟(1) 將聚丙烯腈溶解在溶劑中，配成質量分數(shù)為3~45%的聚丙烯腈溶液；(2) 將甲殼素粉體溶解在聚丙烯腈的溶劑中或制成超細粉體后添加到聚丙烯腈溶液中， 添加量為聚丙烯腈千重的1~20%，配成聚丙烯腈一甲殼素紡絲溶液，靜置脫泡；(3) 將步驟(2)得到的紡絲溶液經(jīng)噴絲孔噴出后固化成型，再經(jīng)過拉伸、水洗、巻曲、 定型、干燥等這幾道常規(guī)工序后制成成品。所述步驟(1)中的溶劑是質量百分數(shù)為30%~75%的氯化鋅、硫氰酸鈉、硫氰酸鉀、硝酸的水溶液、質量百分數(shù)為5% 80%的碳酸乙二酯硫氰酸鈉溶液、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜中的一種或幾種。所述步驟(2)中的超細粉體粒徑范圍在100nm-1000nm。 所述步驟(3)中的固化成型是經(jīng)濕法紡絲、干法紡絲、干-濕法紡絲或凝膠紡絲工藝完成。所述濕法紡絲工藝是紡絲，拉伸、水洗、干燥或水洗、拉伸、干燥，具體是紡絲溶液 從噴絲頭噴出后進入紡絲浴中固化成絲，凝固浴為溶劑質量濃度為0~30%的水溶液，溫度 為0 7(TC，其拉伸分多級進行，為1 3級，熱水浴或飽和水蒸汽做拉伸介質，拉伸的溫度 為65 140'C,總拉伸倍數(shù)為1 10倍；干燥可通過輻射、接觸加熱來進行，溫度是80~170 。C。所述干法紡絲工藝是紡絲、拉伸、干燥，即加熱到130 140。C的紡絲溶液從紡制中空 纖維的專用噴絲頭噴出后進入紡絲甬道固化成絲，紡絲甬道長6 10m,介質是空氣、氮氣 或飽和水蒸汽，加熱到280 40(TC;拉伸為1 3級進行，熱水浴或飽和水蒸汽做拉伸介質， 溫度為65 140。C，總拉伸倍數(shù)為1 10倍；干燥可通過輻射、接觸加熱來進行，溫度是80~170 。C。所述的干-濕法紡絲成型工藝是紡絲、拉伸、水洗、干燥或者紡絲、水洗、拉伸、干 燥，其中紡絲溶液從噴絲頭噴出后先通過一段氣隙，然后進入紡絲浴中固化成絲，氣隙的 介質是空氣或氮氣，氣隙的長度為l 10cm，凝固浴為溶劑質量濃度為0~30%的水溶液，溫 度為0 70'C;所述的拉伸為1 3級，熱水浴或飽和水蒸汽做拉伸介質，拉伸的溫度為65 140 °C，總拉伸倍數(shù)為1 10倍；所述的干燥通過輻射、接觸加熱來進行，溫度是80 17(TC。所述的凝膠紡絲工藝是紡絲、水洗、萃取、拉伸，干燥，具體是加熱到130 18(TC的 紡絲溶液從紡制中空纖維的專用噴絲頭噴出后進入經(jīng)氣隙引入冷凝固浴中凍結形成凝膠態(tài)絲條，氣隙的介質是空氣或其他氣體氮氣，氣隙的長度為l 10cm，凝固浴是溶劑質量濃 度為75%~85%的水溶液，溫度為0 10'C;所述的萃取是將從凝固浴出來的凝膠態(tài)絲條先導 入揮發(fā)性好的溶劑中，所述的揮發(fā)性好的溶劑有乙醇、乙二醇或丙三醇；所述的拉伸為2-3 級，以熱水浴、熱醇類浴或飽和水蒸汽做拉伸介質，拉伸的溫度為65 14(TC，總拉伸倍數(shù) 10~30倍；所述的干燥可通過輻射、接觸加熱或氣體介質來進行，溫度是80 17(TC。 本發(fā)明的有益效果-提高聚丙烯腈纖維的人體親和性、另外賦予纖維抗菌止癢的特殊功效、增加聚丙烯腈 纖維的抗靜電性。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術 人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限 定的范圍。實施例1一種聚丙烯腈-甲殼素復合纖維，所述的復合纖維由甲殼素和聚丙烯腈組成，甲殼素占 復合纖維固含量的1%，聚丙烯腈占纖維固含量的99%。將粘均分子量為90000的聚丙烯腈和甲殼素粉體一起溶解于51.3%硫氰酸鈉水溶液、 制成濃度為11%的紡絲溶液，聚丙烯腈與甲殼素重量比為100:1，攪拌均勻后靜置12h， 脫泡。紡絲溶液經(jīng)計量泵進入噴絲孔噴出。進入第一凝固浴，凝固浴中硫氰酸鈉的含量為9%， 溫度為1(TC。再進入第二凝固浴，進行預拉伸，凝固浴為3%硫氰酸鈉水溶液，浴溫為50 'C拉伸倍率為1.5倍。再經(jīng)飽和水蒸汽拉伸，拉伸溫度為10(TC，拉伸倍率為10倍，隨后 水洗，上油，在溫度IO(TC的條件下干燥。干燥的纖維在8(TC進行巻曲，后在13(TC溫度 熱定型，再次上油，在80'C干燥得到聚丙烯腈/甲殼素復合纖維成品。實施例2一種聚丙烯腈-甲殼素復合纖維，所述的復合纖維由甲殼素和聚丙烯腈組成，甲殼素 占復合纖維固含量的10%，聚丙烯腈占纖維固含量的90%。將粘均分子量為120000的聚丙烯腈溶解于65%重量的氯化鋅水溶液，制成濃度為12% 的紡絲溶液，然后與500nm的甲殼素超細粉體按9: 1的比例混合，攪袢均勻后靜置12h， 脫泡。紡絲溶液經(jīng)計量泵進入噴絲孔噴出。進入第一凝固浴，凝固浴中氯化鈣的含量為12%, 溫度為3(TC。再經(jīng)第二凝固浴，進行預拉伸，凝固浴為4%氯化鈣酸鈉水溶液水溶液，溫 度為5(TC，拉伸倍率為3倍。再經(jīng)蒸汽拉伸，拉伸溫度為70'C，拉伸倍率為5倍，隨后 水洗，上油，在溫度110'C的條件下干燥。干燥的纖維在7(TC進行巻曲，后在8(TC溫度熱 定型，再次上油，在90'C干燥得到聚丙烯腈/甲殼素復合纖維成品。實施例3一種聚丙烯腈-甲殼素復合纖維，其特征在于所述的復合纖維由甲殼素和聚丙烯腈組 成，甲殼素占復合纖維固含量的20%，聚丙烯腈占纖維固含量的80%。將聚丙烯腈溶解于二甲基亞砜制成濃度為25%的紡絲溶液，然后與700nm的甲殼素超 細粉體按8: 2的比例混合，攪拌均勻后靜置12h，脫泡。紡絲溶液經(jīng)計量泵進入噴絲孔噴出。進入第一凝固浴，凝固浴中二甲基亞砜的含量為 20%,溫度為2(TC。再經(jīng)第二凝固浴，進行預拉伸，凝固浴為9%二甲基亞砜，溫度為50 °C，拉伸倍率為3倍。再經(jīng)蒸汽拉伸，拉伸溫度為35'C，拉伸倍率為5倍，隨后水洗，上 油，在溫度ll(TC的條件下干燥。干燥的纖維在5(TC進行巻曲，后在12(TC溫度熱定型， 再次上油，在11(TC干燥得到聚丙烯腈/甲殼素復合纖維成品。
權利要求
1.一種聚丙烯腈-甲殼素復合纖維，其特征在于該纖維是由甲殼素和聚丙烯腈組成，甲殼素占復合纖維固含量的1～20％，聚丙烯腈占纖維固含量的80～99％。
2. 根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯腈-甲殼素復合纖維，其特征在于所述聚丙烯腈是丙烯腈均聚物或共聚物，粘均分子量為50000~170000的常規(guī)分子量或粘均分子量為 500000~2000000的超高分子量。
3. 根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯腈-甲殼素復合纖維，其特征在于所述甲殼素為工業(yè)用 的甲殼素制品或直接從從節(jié)足動物蜘蛛類、甲殼類的翅膀或外殼及真菌和藻類的細胞壁中 提取。
4. 一種聚丙烯腈-甲殼素復合纖維的制備方法，包括如下步驟(1) 將聚丙烯腈溶解在溶劑中，配成質量分數(shù)為3~45%的聚丙烯腈溶液；(2) 將甲殼素粉體溶解在聚丙烯腈的溶劑中或制成超細粉體后添加到聚丙烯腈溶液中， 添加量為聚丙烯腈干重的1~20%，配成聚丙烯腈—甲殼素紡絲溶液，靜置脫泡；(3) 將步驟(2)得到的紡絲溶液經(jīng)噴絲孔噴出后固化成型，再經(jīng)過拉伸、水洗、巻曲、 定型、干燥這幾道常規(guī)工序后制成成品。
5. 根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯腈-甲殼素復合纖維的制備方法，其特征在于所述步驟(1) 中的溶劑是質量百分數(shù)為30%~75%的氯化鋅、硫氰酸鈉、硫氰酸鉀、硝酸的水溶液、 質量百分數(shù)為5% 80%的碳酸乙二酯硫氰酸鈉溶液、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲 基亞砜中的一種或幾種。
6. 根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯腈-甲殼素復合纖維的制備方法，其特征在于所述步驟(2) 中的超細粉體粒徑范圍在100nm-1000nm。
7. 根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯腈-甲殼素復合纖維的制備方法，其特征在于所述步驟(3) 中的固化成型是經(jīng)濕法紡絲、干法紡絲、干-濕法紡絲或凝膠紡絲工藝完成。
8. 根據(jù)權利要求7所述的聚丙烯腈-甲殼素復合纖維的制備方法，其特征在于所述濕法 紡絲工藝是紡絲，拉伸、水洗、干燥或水洗、拉伸、干燥，具體是紡絲溶液從噴絲頭噴出 后進入紡絲浴中固化成絲，凝固浴為溶劑質量濃度為0~30%的水溶液，溫度為0 70。C，其 拉伸分多級進行，為1 3級，熱水浴或飽和水蒸汽做拉伸介質，拉伸的溫度為65 14(TC, 總拉伸倍數(shù)為1 10倍；干燥是通過輻射、接觸加熱來進行，溫度是80 17(TC。
9. 根據(jù)權利要求7所述的聚丙烯腈-甲殼素復合纖維的制備方法，其特征在于所述干法 紡絲工藝是紡絲、拉伸、干燥，具體是加熱到130 140'C的紡絲溶液從紡制中空纖維的專 用噴絲頭噴出后進入紡絲甬道固化成絲，紡絲甬道長6~10m，介質是空氣、氮氣或飽和水蒸汽，加熱到280 400'C;拉伸為1 3級進行，熱水浴或飽和水蒸汽做拉伸介質，溫度為 65~140°C，總拉伸倍數(shù)為1 10倍；干燥是通過輻射、接觸加熱、接觸加熱來進行來進行， 溫度是80~170°C。
10. 根據(jù)權利要求7所述的聚丙烯腈-甲殼素復合纖維的制備方法，其特征在于所述的干 -濕法紡絲成型工藝是紡絲、拉伸、水洗、干燥或者紡絲、水洗、拉伸、干燥，其中紡絲 溶液從噴絲頭噴出后先通過一段氣隙，然后進入紡絲浴中固化成絲，氣隙的介質是空氣或 氮氣，氣隙的長度為1 10cm，凝固浴為溶劑質量濃度為0~30%的水溶液，溫度為0 70'C; 拉伸為1 3級，熱水浴或飽和水蒸汽做拉伸介質，拉伸的溫度為65 14(TC，總拉伸倍數(shù)為 1~10倍；干燥是通過輻射、、接觸加熱來進行來進行，溫度是80 170。C。
11. 根據(jù)權利要求7所述的聚丙烯腈-甲殼素復合纖維的制備方法，其特征在于所述的凝 膠紡絲工藝是紡絲、水洗、萃取、拉伸，干燥，具體是加熱到130 180。C的紡絲溶液從紡 制中空纖維的專用噴絲頭噴出后進入經(jīng)氣隙引入冷凝固浴中凍結形成凝膠態(tài)絲條，氣隙的 介質是空氣或氮氣，氣隙的長度為l~10cm，凝固浴是溶劑質量濃度為75%~85%的水溶液， 溫度為0 1(TC;萃取是將從凝固浴出來的凝膠態(tài)絲條先導入揮發(fā)性好的溶劑中，所述的揮 發(fā)性好的溶劑有乙醇、乙二醇或丙三醇；拉伸為2 3級，以熱水浴、熱醇類浴或飽和水蒸 汽做拉伸介質，拉伸的溫度為65 140'C，總拉伸倍數(shù)10 30倍；干燥是通過輻射、接觸加 熱或氣體介質來進行，溫度是80 17(TC。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚丙烯腈-甲殼素復合纖維及其制造方法，該復合纖維由甲殼素和聚丙烯腈組成，甲殼素占復合纖維固含量的1～20％，聚丙烯腈占纖維固含量的80～99％；其制造方法，包括1)將聚丙烯腈溶解在溶劑中，配成含量為3～45％的聚丙烯腈溶液；2)將甲殼素添加到聚丙烯腈溶液中，添加量為聚丙烯腈干重的1～20％，配成聚丙烯腈-甲殼素紡絲溶液，靜置脫泡；3)將紡絲溶液經(jīng)噴絲孔噴出后固化成型，在經(jīng)過拉伸、水洗、干燥等常規(guī)工序制成成品。本發(fā)明能提高聚丙烯腈纖維的人體親和性、另外賦予纖維抗菌止癢的特殊功效、增加聚丙烯腈纖維的抗靜電性。
文檔編號D01F8/18GK101240468SQ20081003467
公開日2008年8月13日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權日2008年3月14日
發(fā)明者吉亞麗, 慶 楊, 沈新元, 郯志清 申請人:東華大學