一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液及其製備方法

《一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液及其製備方法》是山東華興海慈新材料有限公司於2010年5月10日申請的發明專利，該專利的申請號為2010101668619，公布號為CN101812743A，公布日為2010年8月25日，發明人是周家村、胡廣敏。

《一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液及其製備方法》其方法包括以下步驟：步驟（a）：篩選片狀殼聚糖原料，去雜質；步驟（b）：將選好的占紡絲液總重量3％-8％片狀殼聚糖原料放入溶解釜內，密封后抽成真空；步驟（c）：加入0.9％-6％醋酸溶液，在常溫下浸泡40-60分鐘；步驟（d）：在釜內壓力≤5000帕下，勻速攪拌7.5-19小時，速度26-60轉/分，靜置1-3小時，製得紡絲液；用這種方法，保證殼聚糖的分子鏈原狀態結構，又能在單位時間內快速、均勻的溶解片狀殼聚糖及這種方法製備

2014年11月6日，《一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液及其製備方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。

基本介紹

• 中文名：一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液及其製備方法
• 公布號：CN101812743A
• 公布日：2010年8月25日
• 申請號：2010101668619
• 申請日：2010年5月10日
• 申請人：山東華興海慈新材料有限公司
• 地址：山東省泰安市寧陽縣城西關路122號
• 發明人：周家村、胡廣敏
• 分類號：D01F9/00（2006.01）I、D01D1/02（2006.01）I
• 類別：發明專利

專利背景

純殼聚糖纖維是以高純度的殼聚糖為原料，經濕法紡絲而得的產物，帶正電荷，具有很好的廣譜抗菌性，可生物降解，具有促進創傷面修復癒合、止血的功能，具有良好的吸濕性和透氣性等優點，在醫用品、敷料、抗菌紡織品等方面的套用具有巨大的潛力，能創造出顯著的社會效益。

2010年5月前生產殼聚糖纖維的紡絲液由於製備工藝的原因導致成品纖維乾斷裂強度偏低，乾斷裂伸長率偏低，可紡性能差，功能性偏低。

截至2010年5月前，在生產殼聚糖纖維的專利中，製備殼聚糖紡絲液的工藝有多種，無論是實驗室生產或是小批量工業生產，都是用殼聚糖粉做成殼聚糖纖維紡絲液，沒有用片狀殼聚糖做殼聚糖纖維紡絲液的，市場上需要的高性能的純殼聚糖纖維要求要使用高的和超高的脫乙醯度以及超高黏度的片狀殼聚糖為原料，詳細說明如下：

一、1、殼聚糖脫乙醯度越高，越有利於細胞在殼聚糖膜（纖維）的貼附和生長，與細胞的相容性較好，對細胞的損傷程度較輕，反之，低脫乙醯度（＜70％）的殼聚糖膜（纖維）與細胞的相容性較差，不利於細胞的貼附和生長，對細胞具有一定的損傷作用。此點可見生物醫學工程學雜誌，2006；23（4）：800～804，《不同脫乙醯度對殼聚糖膜與角膜基質細胞相容性的影響》。

2、隨著殼聚糖脫乙醯度的增加，其抑菌性增強。此點可見上海水產大學學報，第10卷第4期，《不同脫乙醯度殼聚糖的抑菌性》。

以上兩點說明殼聚糖脫乙醯度越高，紡出的殼聚糖纖維功能性越好。

二、黏度與分子量的關係由Mark-Houwink表明，即：[η]＝kMα，（η：黏度，毫帕·秒，K：常數，是一個與體系性質關係不大，單依賴於溫度的數值，M：相對分子質量，α：是一個與分子量有關的數值）由此就可以看出殼聚糖黏度的降低實際是分子量變小。眾所周知，殼聚糖分子量越大，紡出的殼聚糖纖維乾斷裂強度越高。原有殼聚糖分子鏈結構的片狀殼聚糖原料才更符合高性能的純殼聚糖纖維的紡絲要求。

2010年5月前前紡絲液製備工藝的缺陷說明如下：

一、現在生產殼聚糖纖維用的原料是採用的中脫乙醯度（75％＜D·D＜89％），這樣，產出的纖維的抑菌率低，細胞的相容性差。

二、把片狀殼聚糖粉碎成粉末，再用殼聚糖粉做成殼聚糖纖維紡絲液，這樣不但加大了工序和成本，更重要的是破壞了殼聚糖的分子鏈結構。如果將黏度1000毫帕·秒的片狀殼聚糖磨成1-2毫米的粉末會使黏度降低到700毫帕·秒，降低30％左右，製備的紡絲液的成纖性降低，成品纖維乾斷裂強度偏低、乾斷裂伸長率偏低、可紡性差。

三、用片狀殼聚糖製備殼聚糖纖維紡絲液工藝溶解速度太慢，質量有時產生波動，從理論上講：片狀殼聚糖本身在脫鈣、脫蛋白質後，其組織中會產生大量的間隙，這些間隙會有空氣充盈；另外，片狀殼聚糖原料是2片或多片的疊合而成，其間隙間也存有大量氣體，當醋酸溶液接觸片狀殼聚糖時，在片狀殼聚糖原料表面形成一層粘稠的溶解液，包在片狀原料表面，從而導致殼聚糖間隙內的氣體出不來，溶液進不去，致使片狀殼聚糖原料溶解時間長。若工業化生產時，在同一溶解釜內放入批量的片狀殼聚糖原料的情況下，會出現一部分已經溶解而另一部分還沒有溶解，等到全部溶解後，就會發現早溶解的殼聚糖溶液有的已經部分水解，表現為黏度降低，這樣的紡絲液在紡絲過程中容易出現斷頭，已不能再紡出高質量的纖維，故，這種方式不能適應工業化連續生產的需要，一直制約著中國純殼聚糖纖維工業化的發展。

因此，如何在工業化大生產中用片狀殼聚糖原料製備高性能純殼聚糖紡絲液是一個需要解決的問題。

發明內容

專利目的

《一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液及其製備方法》的目的是提供一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液及其製備方法，既保證殼聚糖的分子鏈原狀態結構，又能在單位時間內快速、均勻的溶解片狀殼聚糖及這種方法製備的紡絲液，以適宜工業化連續生產需要。

技術方案

該發明所述的一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液，其特徵在於，選用的殼聚糖原料為片狀且脫乙醯度≥92％，黏度≥1000毫帕·秒。

作為所述的一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液的最佳化方案，選用的殼聚糖原料脫乙醯度≥95％，黏度≥1500毫帕·秒。

該發明所述的一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液製備方法，其特徵在於，包括以下步驟：

步驟（a）：篩選片狀殼聚糖原料，去雜質；

步驟（b）：將選好的占紡絲液總重量3％-8％片狀殼聚糖原料放入溶解釜內，密封后抽成真空；

步驟（c）：加入0.9％-6％醋酸溶液，在常溫下浸泡40-60分鐘；

步驟（d）：在釜內壓力≤5000帕下，勻速攪拌7.5-19小時，速度26-60轉/分，靜置1-3小時，製得紡絲液；

作為一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液製備方法的最佳化方案，在所述步驟（d）中，釜內壓力≤3000帕。

改善效果

其一，由於沒有將原片狀殼聚糖粉碎成粉末，這樣不但減少了工序和成本，並且保持原片狀殼聚糖的分子鏈結構，其殼聚糖的黏度、脫乙醯度不變，提高了製備的紡絲液的成纖性，提高了成品纖維的乾斷裂強度、增加了乾斷裂伸長率、提高了可紡性；

該發明的紡絲液與原料是殼聚糖粉、片狀殼聚糖（2010年5月前已有技術）相比，在同樣的生產工藝下做成的成品纖維的乾斷裂伸長率、乾斷裂強度及紡絲液配備的時間上對比如下：

項目	粉狀殼聚糖	片狀殼聚糖（現有技術）	片狀殼聚糖（該發明）	效果
紡絲液製備時間（t）	10-48	24-48	9-23	比粉狀殼聚糖縮短了1-25；比片狀殼聚糖（現有技術）縮短了15-25
乾斷裂伸長率（％）	10	-	14	增大了40％
乾斷裂強度（dtex/CN）	1.4	-	1.8	提高了28.6％
註：以上“現有”指“2010年5月前已有”

其二，由於該發明的在步驟（b）中將放入片狀殼聚糖的溶解釜密封后抽成真空，片狀殼聚糖本身在脫鈣、脫蛋白質時產生大量的間隙中的氣體及片狀殼聚糖原料壓合時間隙大量氣體都被抽出，這樣在加入醋酸溶液後，醋酸溶液與片狀殼聚糖原料內外同時、充分接觸，加快了溶解的速度同時僅產生少量的紡絲液氣泡，為下一步的紡絲液脫泡減少難度；步驟（d）的勻速攪拌也有利於紡絲液黏度的均一，紡出穩定的高質量純殼聚糖纖維。

權利要求

1.《一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液及其製備方法》其特徵在於，包括以下步驟：

步驟（a）：篩選片狀殼聚糖原料，去雜質；

步驟（b）：將選好的占紡絲液總重量3％-8％片狀殼聚糖原料放入溶解釜內，密封后抽成真空；

步驟（c）：加入0.9％-6％醋酸溶液，在常溫下浸泡40-60分鐘；

步驟（d）：在釜內壓力≤5000帕下，勻速攪拌7.5-19小時，速度26-60轉/分，靜置1-3小時，製得紡絲液。

2.如權利要求1所述的一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液製備方法，其特徵在於，在所述步驟（d）中，釜內壓力≤3000帕。

3.如權利要求1或2所述的一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液，其特徵在於，選用的殼聚糖原料為片狀且脫乙醯度≥92％，黏度≥1000毫帕·秒。

4.如權利要求1或2所述的作為所述的一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液，其特徵在於，選用的殼聚糖原料脫乙醯度≥95％，黏度≥1500毫帕·秒。

實施方式

• 實施例一

篩選片狀殼聚糖原料，黏度2600毫帕·秒，脫乙醯度92％，去雜質，稱取100千克；將稱取的片狀殼聚糖原料放入溶解釜內，密封后抽成真空，加入0.9％的醋酸溶液3180千克，在常溫下浸泡60分鐘；在釜內壓力是5000帕下，勻速攪拌19小時，速度26轉/分，靜置3小時，製得紡絲液。

• 實施例二

篩選片狀殼聚糖原料，黏度1400毫帕·秒，脫乙醯度94％，去雜質，稱取200千克；將稱取的片狀殼聚糖原料放入溶解釜內，密封后抽成真空，加入3％的醋酸溶液2960千克，在常溫下浸泡50分鐘；在釜內壓力是3500帕下，勻速攪拌12小時，速度40轉/分，靜置2小時，製得紡絲液。

• 實施例三

篩選片狀殼聚糖原料，黏度1000毫帕·秒，脫乙醯度96％，去雜質，稱取300千克；將稱取的片狀殼聚糖原料放入溶解釜內，密封后抽成真空，加入6％的醋酸溶液3450千克，在常溫下浸泡40分鐘；在釜內壓力是2000帕下，勻速攪拌7.5小時，速度60轉/分，靜置1小時，製得紡絲液。

榮譽表彰

2014年11月6日，《一種工業化生產純殼聚糖纖維的紡絲液及其製備方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。