专利名称：一种海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维及其制备方法，采用溶解、搅拌、脱泡、牵伸、蒸汽烘干定型工艺，实现制备复合纤维材料，属于高分子材料领域。
背景技术：
海洋资源种类繁多，蕴藏量十分丰富，据统计，海洋中生物资源总量高达400～600亿吨，开发利用这一部分资源对促进于国家经济发展具有十分重要的意义。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制备的海藻酸盐纤维可代替合成的海藻纤维材料，海藻纤维的制品具有良好的保健及医用功能，使用时它与伤口之间相互作用会产生海藻酸钠、海藻酸钙凝胶，这种凝胶是亲水性的，从而促进新组织的成长，愈合伤口。但是，单独采用海藻酸钠纺制的海藻酸盐纤维的弹性、强度都不够理想，因此，国内外均对海藻酸盐纤维改性做了很多研究，在现有的专利技术中如苗九昌申请的壳聚糖、胶原和海藻酸钙符合海绵生物敷料及其制备工艺(ZL02111437.4)，Tokuraseiichi申请的明胶涂层的海藻酸纤维及其制备方法(JP2005082942)，杜予民申请的海藻酸钠/明胶共混纤维及其制备方法和用途(CN200510018615.8)等，从不同的方面对海藻酸盐纤维进行了改性。聚乙烯醇又是一种水溶性的高分子物质，聚乙烯醇纤维具有较好的强度、耐磨性、耐光性以及耐腐蚀性等优点，与棉花的性能相近。聚乙烯醇纤维在纺织品产业、医用等领域应用广泛，对聚乙烯醇改性纤维的研究也比较多，如Endou Riyoukei申请的聚乙烯醇生物相容纤维的制备(JP2005146474)，孙玉山申请的甲壳胺/聚乙烯醇复合纤维及其制造方法(CN02100120.0)，宋代轮申请的棉籽蛋白改性聚乙烯醇纤维的制造方法(CN200410088690.7)等，通过改性可以提高聚乙烯醇纤维的生物相容性以及保健等性能，但以上这些改性方法存在成本比较高、复合纤维强度低的问题。
发明内容
本发明的目的为提高海藻酸盐纤维的弹性与强度，同时保持纤维的生物相容性，提供了一种海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维及其制备方法。本发明是采用湿法纺丝工艺制备海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维，大大降低了成本，并且可以在常规的湿法纺丝工艺设备上进行，容易实现产业化。
为实现上述发明目的，本发明所采用的制备方法包括溶解、搅拌、脱泡、牵伸、蒸汽烘干定型过程，具体工艺是
海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维纺丝液的制备将一定量粘度为300～1500mPa·S的海藻酸钠溶于水中，得到含量为2～8％(质量百分比)的海藻酸钠溶液，加入一定量的化学助剂提高溶液的白度及稳定性，其中化学助剂包括起漂白作用的次氯化钠或双氧水，化学助剂的浓度均控制在0.05～0.2％(质量百分比)范围内；再将聚合度为1000～6000的一定量聚乙烯醇充分溶解于50～100℃的水中，制成5～15％(质量百分比)的溶液；再将以上海藻酸钠溶液和聚乙烯醇溶液在30～100℃条件下充分搅拌混合，其中海藻酸钠溶液与聚乙烯醇溶液的比例为10-80∶90-20，然后过滤、脱泡制成纺丝液。
海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维纺丝工艺将以上过滤脱泡后的纺丝液通过湿法纺丝机以10～80m/min喷丝速度喷丝进入第一凝固浴中凝固牵伸，凝固浴溶液为盐和酸水溶液，其中含氯化钙3～10％、氯化氢0.1～2％、高级脂肪烷基卤化吡咯盐助剂0.05～1％(均为质量百分比)，凝固浴的温度为10～80℃，纤维牵伸比例为80～300％；再将第一凝固浴的复合纤维放入含有低级醇、酸、盐以及脂肪二醛水溶液的第二凝固浴中交联、牵伸，凝固浴中含低级醇1～4％、脂肪酸10～25％、脂肪族二醛0.1～2.0％、硫酸钠6～14％(均为质量百分比)，凝固浴交联温度为30～70℃，交联时间为10～40min，复合纤维的牵伸比例为20～200％；复合纤维经过集束牵伸、蒸汽烘干和热定型等工序制得海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维材料。
具体实施方案本发明可按下列实施例进行具体的实施。
实施例1将50克粘度为1000mPa·S的海藻酸钠溶于950克水中，在80℃充分搅拌得到含量为5％(质量百分比)的海藻酸钠溶液，加入一定量的次氯化钠，使其在海藻酸钠溶液中的含量为0.1％；将200克聚合度为3000的聚乙烯醇充分溶解于1800克95℃的水中，制成10％(质量百分比)的溶液；将上述溶液在80℃条件下充分搅拌混合、过滤、脱泡并静置8小时制成纺丝液；纺丝液通过湿法纺丝机以20m/min喷丝速度喷丝进入温度为45℃的第一凝固浴中凝固、牵伸，其中凝固浴溶液中含各组分的质量数分别为氯化钙3％、氯化氢1.2％、十六烷基氯化吡咯鎓0.05％，复合纤维的牵伸比例为300％；经过第一凝固浴的复合纤维进入温度为60℃第二凝固浴中进行交联、牵伸，凝固浴中含各组分的质量百分数分别为甲醇2％、乙酸15％、戊二醛0.5％、硫酸钠10％，在该溶液中交联20min，复合纤维的牵伸比例为20％；复合纤维经过集束牵伸、蒸汽烘干和热定型等工序制得海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维材料。
实施例2将400克粘度为1000mPa·S的海藻酸钠溶于2600克水中，在70℃充分搅拌得到含量为4％(质量百分比)的海藻酸钠溶液，加入一定量的次氯化钠使其在海藻酸钠溶液中的含量为0.05％；将60克聚合度为3000的聚乙烯醇充分溶解于440克90℃的水中，制成12％(质量百分比)的溶液；将上述溶液在80℃条件下充分搅拌混合、过滤、脱泡并静置10小时制成纺丝液；纺丝液通过湿法纺丝机以25m/min喷丝速度喷丝进入温度为30℃的第一凝固浴中凝固、牵伸，其中凝固浴溶液中含各组分的质量数分别为氯化钙6％、氯化氢0.6％、十六烷基氯化吡咯鎓0.09％，复合纤维的牵伸比例为400％；经过第一凝固浴的复合纤维进入温度为70℃第二凝固浴中进行交联、牵伸，凝固浴中含各组分的质量百分数分别为甲醇2％、乙酸5％、戊二醛0.5％、硫酸钠5％，在该溶液中交联15min，复合纤维的牵伸比例为50％；复合纤维经过集束牵伸、蒸汽烘干和热定型等工序制得海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维材料。
对实施例1、2所得值的海藻酸盐/聚乙烯醇纤维进行力学性能进行测试，结果表明通过复合纺丝的方法可以提高海藻纤维的强度，并且降低了生产成本，实施例1，2的复合纤维强度分别为4.5cN/dTex和4.0cN/dTex，说明本发明的技术方案具有适应性。
权利要求
1.一种海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维及其制备方法，包括溶解、搅拌、脱泡、牵伸、蒸汽烘干定型过程，其特征在于将粘度为300～1500mPa·S的海藻酸钠溶于水中，得到含量为2～8％(质量百分比)的海藻酸钠溶液，加入化学助剂提高溶液的白度及稳定性；将聚合度为1000～6000的聚乙烯醇充分溶解于50～100℃的水中，制成5～15％(质量百分比)的聚乙烯醇溶液；将10-80∶90-20的海藻酸钠溶液和聚乙烯醇溶液在30～100℃条件下充分搅拌混合、过滤、脱泡制成纺丝液，然后再将纺丝液在第一和第二凝固浴中进行凝固、交联、牵伸。
2.根据权利要求1所述的一种海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维及其制备方法，其特征在于过滤脱泡后的纺丝液通过湿法纺丝机以10～80m/min喷丝速度喷丝进入第一凝固浴中凝固、牵伸，凝固浴的温度为10～80℃，凝固浴含氯化钙3～10％，氯化氢0.1～2％，加入0.05～1％(均为质量百分比)的高级脂肪烷基卤化吡咯盐等助剂，纤维的牵伸比例为80～300％。
3.根据权利要求1所述的一种海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维及其制备方法，其特征在于复合纤维在第二凝固浴中进行交联、牵伸，其凝固浴中含低级醇1～4％，脂肪酸10～25％，脂肪二醛0.1～2.0％，硫酸钠6～14％(均为质量百分比)，交联温度为30～70℃，交联时间10～40min，牵伸比例为20～200％。
4.根据权利要求1所述的一种海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维及其制备方法，其特征在于化学助剂包括起漂白作用的次氯化钠或双氧水，助剂的浓度均控制在0.05～0.2％(质量百分比)的范围。
全文摘要
一种海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维及其制备方法，该海藻纤维的生产方法特征在于它包括将一定粘度、含量为2～8％(质量百分比)的海藻酸钠溶液与聚合度为1000～6000、含量为5～15％(质量百分比)的聚乙烯醇水溶液在30～100℃条件搅拌混合，过滤，脱泡制成纺丝液。通过湿法纺丝机以10～80m/min喷丝速度喷丝进入第一凝固浴经过凝固、牵伸，然后进入第二凝固浴中交联、牵伸。复合纤维经过集束牵伸、蒸汽烘干和热定型等工序制得海藻酸盐/聚乙烯醇复合纤维材料。通过该方法制备的复合纤维具有较好的强力、弹性以及生物相容性，可以应用于民用纺织服装领域、医用纱布绷带等医用纺织品及产业用纺织品等领域等。
文档编号D01F8/10GK1986920SQ20051013114
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, 纪全, 孔庆山 申请人:青岛大学