一种高效抗菌壳聚糖纤维及其制备方法与流程

本发明涉及纤维加工，尤其涉及一种高效抗菌壳聚糖纤维及其制备方法。

背景技术：

1、壳聚糖又称可溶性甲壳素，是由自然界广泛存在的甲壳素经过脱乙酰作用得到的生物高分子，化学名称为聚β-(1→4)-2-氨基-2-脱氧-d－葡萄糖。壳聚糖大分子中有活泼的羟基和氨基，它们具有较强的化学反应能力，能对壳聚糖进行各种化学修饰和改性，壳聚糖纤维是迄今为止自然界唯一带正电荷的纤维，其抑菌率高、抑菌持久性强，除螨、除甲醛性能优良，与人体生物相容性好，可促进皮肤生长，且能生物降解。因此，壳聚糖纤维可广泛应用于纺织、医疗卫生和过滤材料等领域。

2、现有技术中，采用传统湿法纺丝制备的纯壳聚糖纤维的断裂强度较其他常用纤维差，不适合于开松、梳棉、铺网、并条等后续纺纱工序；现有制备方法中壳聚糖在溶剂中的溶解度较小，纺丝原液的浓度受到限制，不利于高分子链的缠结、交联和取向排列，且现有制备方法由于存在较强的分子间氢键作用力，壳聚糖溶液粘度较高，从而导致脱泡不彻底，使高分子发生部分降解和断裂，纤维微观结构缺陷多，且采用金属离子络合是目前纺织产品抗菌后整理常采用的工艺，但是进行抗菌后整理的纺织品基材大多数为不具有抗菌性的天然纤维或者化学纤维，抗菌整理后，经反复洗涤，往往会失去抗菌效果，抗菌持久性差，为此，我们提出一种高效抗菌壳聚糖纤维及其制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题是采用金属离子络合是目前纺织产品抗菌后整理常采用的工艺，但是进行抗菌后整理的纺织品基材大多数为不具有抗菌性的天然纤维或者化学纤维，抗菌整理后，经反复洗涤，往往会失去抗菌效果，抗菌持久性差，且采用传统湿法纺丝制备的纯壳聚糖纤维的断裂强度较其他常用纤维差，不适合于开松、梳棉、铺网、并条等后续纺纱工序的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高效抗菌壳聚糖纤维，所述高效抗菌壳聚糖纤维是将壳聚糖、聚乙烯醇溶液、氧化石墨烯溶液、偶联剂、尿素、冰醋酸等原料和足量的水，经过喷丝、拉伸定型、脱水干燥等加工步骤所形成的纤维；

3、其中：所述壳聚糖的脱乙酰度大于90％，所述的聚乙烯醇溶液的聚合度为400-6000，所述氧化石墨烯溶液的浓度为1mg/ml-15mg/ml，所述壳聚糖的浓度为1％-5％，所述尿素的浓度为0.5％-1％，所述冰醋酸的浓度为2％-5％。

4、优选的，所述偶联剂为1－乙基-碳酰二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺中的至少一种或多种。

5、本发明还提供了一种高效抗菌壳聚糖纤维的制备方法，所述制备方法的具体步骤如下：

6、s1：原料溶解混合，将壳聚糖、聚乙烯醇溶液、氧化石墨烯溶液、偶联剂、尿素和冰醋酸等原料和足量的水加入反应釜中，然后持续搅拌，使其形成均匀稳定的纺丝混合液；

7、s2：喷丝，将s1中得到的混合液加入喷丝装置中进行喷丝，从而得到丝状纤维；

8、s3：拉伸定型，采用拉伸定型装置对s2中得到丝状纤维进行拉伸定型；

9、s4：脱水干燥；采用脱水干燥装置对s3中拉伸定型后的丝状物进行脱水干燥，从而形成抗菌壳聚糖纤维。

10、优选的，所述步骤s1的具体步骤为：

11、s101：将壳聚糖溶解在足量的水中，然后加入尿素、冰醋酸，持续搅拌形成壳聚糖混合液；

12、s102：向s101中的壳聚糖混合液中加入足量的聚乙烯醇溶液，充分搅拌从而得到混合溶液；

13、s103：向氧化石墨烯溶液中加入足量的偶联剂，充分搅拌混合，得到氧化石墨烯混合溶液；

14、s104：将s102中的混合溶液和s103中的氧化石墨烯混合溶液加入反应釜中，充分搅拌，从而均匀稳定的纺丝混合液。

15、优选的，所述s103中的偶联剂为1－乙基-碳酰二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺中的至少一种或多种。

16、优选的，所述s3的拉伸定型过程中所采用的定型方法为喷淋固化，所述喷淋固化过程中所采用的溶液为氢氧化钠，所述氢氧化钠的浓度为2％-5％。

17、本发明的技术效果和优点：

18、1.本发明通过在原料中加入聚乙烯醇，其可以调整纺丝混合液的粘度、增加可纺性，并且可以提高壳聚糖纤维的强度和弹性，通过在原料中添加的尿素、冰醋酸等物质，从而进一步调整纺丝混合液的粘度，提高壳聚糖的可纺性，通过添加氧化石墨烯，其可以作为纳米增强填充剂，在纺丝过程中被拉伸取向，进而提高壳聚糖纤维的热稳定性和强度。

19、2.本发明通过添加的偶联剂，其为水溶性化合物，安全无毒，活化条件温和，且偶联剂在活化后转化成副产物也具有水溶性，很容易被清洗干净，而无需进行预先精制，方便快捷。

技术特征：

1.一种高效抗菌壳聚糖纤维，其特征在于：所述高效抗菌壳聚糖纤维是将壳聚糖、聚乙烯醇溶液、氧化石墨烯溶液、偶联剂、尿素、冰醋酸等原料和足量的水，经过喷丝、拉伸定型、脱水干燥等加工步骤所形成的纤维；

2.根据权利要求1所述的一种高效抗菌壳聚糖纤维，其特征在于：所述偶联剂为1－乙基-碳酰二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺中的至少一种或多种。

3.一种高效抗菌壳聚糖纤维的制备方法，其特征在于：所述制备方法的具体步骤如下：

4.根据权利要求3所述的一种高效抗菌壳聚糖纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤s1的具体步骤为：

5.根据权利要求3所述的一种高效抗菌壳聚糖纤维的制备方法，其特征在于：所述s103中的偶联剂为1－乙基-碳酰二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺中的至少一种或多种。

6.根据权利要求3所述的一种高效抗菌壳聚糖纤维的制备方法，其特征在于：所述s3的拉伸定型过程中所采用的定型方法为喷淋固化，所述喷淋固化过程中所采用的溶液为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的浓度为2％-5％。

技术总结本发明提供了一种高效抗菌壳聚糖纤维及其制备方法，涉及纤维加工技术领域，所述高效抗菌壳聚糖纤维是将壳聚糖、聚乙烯醇溶液、氧化石墨烯溶液、偶联剂、尿素、冰醋酸等原料和足量的水，经过喷丝、拉伸定型、脱水干燥等加工步骤所形成的纤维，其中壳聚糖的脱乙酰度大于90％，本发明通过在原料中加入聚乙烯醇，其可以调整纺丝混合液的粘度、增加可纺性，并且可以提高壳聚糖纤维的强度和弹性，通过在原料中添加的尿素、冰醋酸等物质，从而进一步调整纺丝混合液的粘度，提高壳聚糖的可纺性，通过添加氧化石墨烯，其可以作为纳米增强填充剂，在纺丝过程中被拉伸取向，进而提高壳聚糖纤维的热稳定性和强度。技术研发人员：葛小强受保护的技术使用者：浙江星期一生物技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27