专利名称：海藻纤维凝胶纺丝制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种海藻纤维凝胶纺丝制备工艺，采用凝胶纺丝方法将海藻酸钠溶液通过纺丝螺杆挤出计量、牵伸制备海藻纤维，实现快速制备高强海藻纤维，属于高分子化学材料领域。
背景技术：
海洋资源丰富，面积广阔，占地球面积的71％，是人类生存和发展的物质基础。海洋资源种类繁多，蕴藏量十分丰富。海洋天然化合物海藻酸钠、壳聚糖、甘露醇等受到广泛的关注，是绿色可再生性资源，尤其是利用海藻酸钠等制备的海藻纤维可以作为绿色纤维材料使用。海藻纤维的制品具有良好的保健及医用功能，通过钙离子与人体钠离子交换可以促进伤口产生海藻酸钠、海藻酸钙凝胶，这种凝胶是亲水性的，可抑制细菌的通过，从而促进新组织的成长，愈合伤口。
海藻的种类很多，海藻酸是海藻胶的主要组成，它存在于海藻的茎和叶中(约合10～20％，其余为粗蛋白、粗脂肪、粗纤维素、水分和杂质等)。海藻酸是将海藻用纯碱溶液加工制取，纯碱的渗出液中加入盐酸，游离的褐藻酸即成白色凝胶状的沉淀而析出。海藻酸在第5位碳原子上有羧基-COOH，羧基为有机酸基团，羧基里的氢原子H呈酸性。当用碳酸钠(纯碱)或氢氧化钠(烧碱)中和时，海藻酸第5位碳原子上-COOH里的氢原子H被钠原子Na替代，就生成海藻酸钠。海藻酸钠作为一种水溶性高分子，经过加工后可制成海藻酸酸钙，具有良好的生物相容性。含有海藻酸钠和海藻酸钙组分的纤维及无纺布材料可用于医用纱布、绷带等。海藻酸钠经纺丝或与其它成分混合制备纤维及无纺布国内外已有研究，Wren David等发明了利于海藻酸钠等制备疗伤织物(WO9001954)，David P.Tong申请了海藻纤维后处理工艺(USP4562110)，苗九昌申请了壳聚糖、胶原和海藻酸钙符合海绵生物敷料及其制备工艺(ZL02111437.4)等等。这些专利中主要采用溶液纺丝或成膜等方法制备海藻纤维及复合材料，由于海藻酸钠湿法纺丝浓度比较低，因此纺丝的能力也比较低，强度不高。
发明内容
本发明的目的为克服海藻纤维纺丝浓度低，纺丝能力低，强度不高的缺点，提供一种海藻酸钠凝胶纺丝制备工艺。通过该工艺可以快速制备海藻纤维，而且纤维的强度得到一定的提高。
为实现上述发明目的，本发明所采用的制备工艺包括溶解、搅拌、脱泡、牵伸、离子交换过程，具体是将一定粘度的海藻酸钠溶于含0.5～8％氢氧化钠的水中得到质量百分比为5～25％的海藻酸钠溶液。海藻酸钠溶液的粘度为600～2000mPa·S，溶解温度为40～90℃；再加入0.01～0.1％的次氯酸或次氯酸盐，保持一定温度搅拌，用150-250目过滤布进行过滤，脱泡；将制备好的海藻酸钠溶液通过纺丝螺杆挤出到第一凝固浴中，牵伸-40～200％，其中第一凝固浴由水、低级醇组成，其中水与低级醇的比例为20∶80～80∶20，其中低级醇为甲醇、乙醇或混合物，凝固浴温度为5～60℃；再将初步成型的海藻纤维进入第二凝固浴进行离子交换，牵伸成型，第二凝固浴由低级醇、氯化氢及氯化钙水溶液组成，其中醇含量1～8％，氯化氢含量1～6％，氯化钙含量1～8％，凝固浴温度为30～90℃。海藻纤维在第二凝固浴牵伸，牵伸倍数为10～300％。本发明通过凝胶纺丝工艺提高了海藻纤维的纺丝速度，同时改进了纤维的强度。
具体实施方案本发明可按下列实施例进行具体说明其制备过程和效果。
实施例1取高粘度海藻酸钠10克溶于90克含氢氧化钠2.2％的水溶液中得到10％的海藻酸钠溶液，加入一定量次氯酸钠水溶液，使其在海藻酸钠溶液中含量达到0.08％，在80℃下高速搅拌，利用200目过滤布过滤，再通过纺丝螺杆将海藻酸钠溶液凝胶挤出到第一凝固浴中，第一凝固浴含有80％乙醇、水以及0.2％十六烷基氯化吡咯鎓，凝固浴温度为20℃，牵伸100％，得出海藻纤维，然后将海藻纤维进入由6％乙醇、2％氯化氢水溶液以及5％氯化钙组成的第二凝固浴进行离子交换，其凝固浴温度为55℃，海藻纤维在第二凝固浴牵伸的倍数为200％，再将得到的海藻纤维经过水洗、干燥等过程得到可纺的海藻纤维成品。
实施例2取高粘度海藻酸钠60克溶于940克含氢氧化钠1.2％的水溶液中得到6％的海藻酸钠溶液，加入一定量次氯酸钠水溶液，使次氯酸钠在海藻酸钠溶液中含量达到0.1％，在60℃下高速搅拌， 用200目过滤布过滤，再通过纺丝螺杆将海藻酸钠溶液凝胶挤出到第一凝固浴中，第一凝固浴含有60％乙醇、水以及0.1％十六烷基氯化吡咯鎓，凝固浴温度为20℃，牵伸60％，得到海藻纤维，将经过牵伸的海藻纤维再进入第二凝固浴进行离子交换，第二凝固浴由10％乙醇、1％氯化氢水溶液以及4％氯化钙组成，凝固浴温度为45℃，海藻纤维在第二凝固浴的倍数为150％，得到的海藻纤维经过水洗、干燥等过程得到可纺的海藻纤维成品。
对实施例1、2所得的海藻纤维进行力学性能测试，结果表明海藻纤维的干态断裂强度分别达到2.6 cN/dTex和3.4 cN/dTex，说明本发明的技术方案具有适应性。
权利要求
1.海藻纤维凝胶纺丝制备工艺，包括溶解、搅拌、脱泡、牵伸、离子交换过程，其特征在于将一定粘度的海藻酸钠溶于含有氢氧化钠、次氯酸钠的水溶液中，保持一定温度进行搅拌、过滤、脱泡；将海藻酸钠溶液通过纺丝螺杆挤到凝固浴中，再将初步成型的海藻纤维进行离子交换，牵伸得到可纺海藻纤维。
2.根据权利要求1所述的海藻纤维凝胶纺丝制备工艺，其特征在于海藻酸纳溶液的粘度为600～2000mPa·S，海藻酸钠溶液质量百分比为5～25％、氢氧化钠含量为0.5～8％、次氯酸或次氯酸盐含量为0.01～0.1％、溶液温度为40～90℃、过滤布用150～250目。
3.根据权利要求1所述的海藻纤维凝胶纺丝制备工艺，其特征在于第一凝固浴由水、低级醇组成，水与低级醇的比例为20∶80～80∶20，其中低级醇为甲醇、乙醇或混合物，凝固浴温度为5～60℃，第一凝固浴牵伸倍数为-40～200％。
4.根据权利要求1所述的海藻纤维凝胶纺丝制备工艺，其特征在于第二凝固浴由低级醇、氯化氢及氯化钙水溶液组成，其中醇含量1～8％、氯化氢含量1～6％、氯化钙含量1～8％，凝固浴温度为30～90℃，牵伸倍数为10～300％。
全文摘要
海藻纤维凝胶纺丝制备工艺，该海藻纤维的生产方法特征在于它包括将一定粘度的海藻酸钠溶于含有氢氧化钠的水溶液中，得到含量为5～25％的海藻酸钠溶液，并加入一定量次氯酸及盐等，保持一定温度搅拌，过滤，脱泡。采用凝胶纺丝工艺将海藻酸钠溶液通过纺丝螺杆挤出到含有水、低级醇的第一凝固浴中，牵伸－40～200％，初成型的海藻酸钠纤维进入含有低级醇、氯化氢及氯化钙水溶液的第二凝固浴进行离子交换，牵伸成型，得到可纺海藻纤维成品。
文档编号D01F9/00GK1986921SQ20051013114
公开日2007年6月27日 申请日期2005年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者夏延致, 孔庆山, 纪全 申请人:青岛大学