CN108842451A - 一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法 - Google Patents

一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，首先将羧甲基壳聚糖溶于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，再将壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后烘干，最后将上浆后的壳聚糖纤维浸入交联剂溶液中交联，后烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维，羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的断裂强度相比于壳聚糖纤维提高了71.7～90.2％。本发明方法工艺简单、操作方便、成本低廉，采用的上浆方法提升了壳聚糖纤维的力学强度，所制得的产品应用广泛，对羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维淋涂着色剂后烘干，再浸入医用酒精30～60min，进行杀菌消毒，最终真空干燥包装即得医用缝合线，因此极具应用价值。

Description

一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法
技术领域
本发明属于纤维处理领域，涉及一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法。
背景技术
壳聚糖纤维属于天然材料，具有无毒、止血、消炎等优点，与生物细胞有良好的相容性，免疫抗原性小，与体液和细胞不会产生排异反应；可生物可降解，在生物体内的降解产物为氨基葡萄糖；氨基葡萄糖对人体无害，在体内不会产生积聚，因而，壳聚糖在生物医药领域应用前景十分的广泛。壳聚糖及其衍生物作为组织支架、药物载体等具有促进伤口愈合、防止组织粘连、抗凝血、降脂、降胆固醇、抗溃疡、抗肿瘤等作用，另外也可与其它纤维混纺做服装面料。但受原材料影响，制约壳聚糖纤维发展的主要原因是壳聚糖纤维力学强度不高，常规纺丝得到的壳聚糖纤维的断裂强度仅为1.07cN/dtex，远远达不到实际应用的要求。因此，对壳聚糖纤维进行改性以提高其力学性能具有重要意义。常见增强壳聚糖纤维的方法有：交联增强、复合增强和纺丝成形过程中增强，但至今还未见到交联上浆处理的报道。
纤维应用前一般都需进行上浆处理，上浆的作用主要是对纤维/纱线进行表面浆料的涂覆和纱束间的填充。经纱表面浆料的厚度、均匀性，以及浆料的渗透性对经纱的性能有很大的影响。
传统上浆方式主要是浸浆方式，近年来，高压上浆、预湿上浆、冷上浆及拖浆式上浆等新型上浆方法取得了巨大的进步。其中高压上浆可以紧密纱线结构，增强纤维耐磨性能，降低纤维毛羽，同时可以提高织机效率。预湿上浆可以改善吸浆条件，但它会使浆槽中浆液浓度出现较大波动。普通浸浆方法的浆料分子间主要通过分子间作用力连接，对纤维的力学性能增强有限。
采用交联上浆剂上浆可明显增加纤维/纱线的力学性能。目前交联改性的交联过程都是在上浆之前，交联过程中浆料浓度增大，不利于后续的上浆。
专利CN201510182592.8公开了一种中温纺织上浆方法，其步骤如下：首先制备上浆剂，将所需清水加入到调浆桶中，开动搅拌，将得到的上浆剂干品加入到调浆桶中，将普通未变性的淀粉加入到调浆桶中，搅拌，再次加入上浆剂干品，继续搅拌，然后开始通蒸汽加温，升温后，停止通蒸汽，保温搅拌30分钟，用泵输送到浆槽中，开动浆纱机，开始浆纱。此种方法虽然在浆料中加入了交联剂，但交联反应发生在上浆之前，浆料粘度增大，不利于上浆，此种方法制得的产品浆料分布不匀，产品力学强度提高有限。如能在上浆后再进行交联则可避免这一问题，但目前并未有上浆后交联处理的相关研究成果报道。
因此，开发一种操作简便、成本低廉以及能显著提高壳聚糖纤维力学性能的上浆方法极具现实意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法。将羧甲基壳聚糖配制成一定浓度的溶液，对壳聚糖纤维上浆，烘干后浸入交联剂溶液中交联。交联后的上浆壳聚糖纤维束的强度明显增强。上浆后再交联避免了交联浆料浓度增大，不利于上浆的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，首先将羧甲基壳聚糖溶于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，再将壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后烘干，最后将上浆后的壳聚糖纤维浸入交联剂溶液中交联，后烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维，羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的断裂强度相比于壳聚糖纤维提高了71.7～90.2％，打结强度提高了67.5～88.4％。本发明的壳聚糖纤维是复丝纤维，但本发明的保护范围并不仅限于复丝纤维，单丝纤维也可适用于本发明。
作为优选的方案：
如上所述的一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，所述羧甲基壳聚糖与水的质量比为2～7:100～150。比例过小，浆料粘度低，上浆率低；比例过大，浆料粘度高，浆料的渗透性差，不利用上浆。
如上所述的一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，所述羧甲基壳聚糖溶于水是在200～250rpm的速度下搅拌溶解的。搅拌速率小，溶解时间长；搅拌速率过大，可能会切断壳聚糖大分子链，造成分子量降低。
如上所述的一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，所述烘干的温度为45～60℃。烘干温度过高会导致壳聚糖纤维分解。
如上所述的一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，所述交联剂溶液为Ca2+的水溶液，其浓度为3～9wt％。浓度低，交联程度不够，而浓度达到9wt％，交联度达到饱和。Ca2+的水溶液不仅可为氯化钙水溶液、磷酸二氢钙水溶液、硝酸钙水溶液、碳酸氢钙水溶液、硫酸氢钙水溶液、亚硫酸氢钙水溶液、次氯酸钙水溶液、溴化钙水溶液、碘化钙水溶液、氯酸钙水溶液、高氯酸钙水溶液、高锰酸钙水溶液，其他含有Ca2+的水溶液也可适用于本发明。
如上所述的一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，所述交联的时间为5～10min，交联温度为15～40℃。交联时间短，交联不完全；交联10min，交联度达到饱和，交联度不再随交联时间的增加而增加。
如上所述的一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，对羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维淋涂着色剂后烘干，再浸入医用酒精30～60min，进行杀菌消毒，最终真空干燥包装即得医用缝合线。
发明机理：
对上浆剂进行交联可明显增加浆料与纤维/纱线的结合的强度，目前现有技术中交联反应一般需要在液态环境下才能发生，即上浆前交联剂与浆料发生交联反应，而交联后的浆料浓度增大，不利于后续的上浆。
本发明采用壳聚糖纤维上浆从未使用过的原位交联技术，先对壳聚糖纤维进行上浆烘干，再将上浆后的壳聚糖纤维浸入交联剂中交联，保证了交联反应在上浆后发生，避免了浆料粘度增加的问题。上浆后交联的处理技术与现有的交联后上浆方式相比，一方面避免了浆料粘度增加的问题，另一方面，上浆后交联其交联剂、浆料与纤维的结合更加紧密，得到产品的交联度及上浆率更佳，产品性能更好，上浆后纤维的断裂强度相比原始纤维提高71.7～90.2％，打结强度提高了67.5～88.4％。
有益效果：
(1)本发明的一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，在上浆后交联，避免了交联浆料浓度增大，不利于上浆的问题，极具应用前景；
(2)本发明的一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，工艺简单，操作方便，成本低廉，易于实现工业化；
(3)使用本发明先制备羧甲基壳聚糖上浆剂，对壳聚糖纤维进行上浆，烘干后的上浆壳聚糖纤维束浸入交联剂溶液中，发生交联反应，在纤维表面形成一层致密的交联网络结构，极大地提升了壳聚糖纤维束力学强度，交联反应后的壳聚糖纤维用途广泛，可制成医用缝合线。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，首先将羧甲基壳聚糖在200rpm的速度下搅拌溶解于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，其中羧甲基壳聚糖和水的质量比为3:120，然后将壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后在55℃的温度下烘干，最后将上浆后的壳聚糖纤维浸入温度为15℃、浓度为3wt％的氯化钙水溶液中交联8min，在55℃的温度下烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维，羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的断裂强度相比于壳聚糖纤维提高了78.2％，打结强度提高了67.5％。
对羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维淋涂着色剂后烘干，再浸入医用酒精30min，最终真空干燥包装即得医用缝合线。
实施例2
一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，首先将羧甲基壳聚糖在220rpm的速度下搅拌溶解于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，其中羧甲基壳聚糖和水的质量比为5:100，然后将壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后在45℃的温度下烘干，最后将上浆后的壳聚糖纤维浸入温度为40℃、浓度为9wt％的磷酸二氢钙水溶液中交联6min，在40℃的温度下烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维，羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的断裂强度相比于壳聚糖纤维提高了83.1％，打结强度提高了88.4％。
对羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维淋涂着色剂后烘干，再浸入医用酒精40min，最终真空干燥包装即得医用缝合线。
实施例3
一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，首先将羧甲基壳聚糖在250rpm的速度下搅拌溶解于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，其中羧甲基壳聚糖和水的质量比为4:130，然后将壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后在50℃的温度下烘干，最后将上浆后的壳聚糖纤维浸入温度为20℃、浓度为6wt％的硝酸钙水溶液中交联7min，在50℃的温度下烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维，羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的断裂强度相比于壳聚糖纤维提高了71.7％，打结强度提高了77.5％。
对羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维淋涂着色剂后烘干，再浸入医用酒精50min，最终真空干燥包装即得医用缝合线。
实施例4
一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，首先将羧甲基壳聚糖在210rpm的速度下搅拌溶解于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，其中羧甲基壳聚糖和水的质量比为2:150，然后将壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后在45℃的温度下烘干，最后将上浆后的壳聚糖纤维浸入温度为30℃、浓度为7wt％的碳酸氢钙水溶液中交联10min，在45℃的温度下烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维，羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的断裂强度相比于壳聚糖纤维提高了77.9％，打结强度提高了69.8％。
对羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维淋涂着色剂后烘干，再浸入医用酒精45min，最终真空干燥包装即得医用缝合线。
实施例5
一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，首先将羧甲基壳聚糖在200rpm的速度下搅拌溶解于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，其中羧甲基壳聚糖和水的质量比为7:100，然后将壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后在60℃的温度下烘干，最后将上浆后的壳聚糖纤维浸入温度为25℃、浓度为5wt％的硫酸氢钙水溶液中交联9min，在60℃的温度下烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维，羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的断裂强度相比于壳聚糖纤维提高了90.2％，打结强度提高了85.4％。
对羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维淋涂着色剂后烘干，再浸入医用酒精60min，最终真空干燥包装即得医用缝合线。
实施例6
一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，首先将羧甲基壳聚糖在240rpm的速度下搅拌溶解于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，其中羧甲基壳聚糖和水的质量比为3:140，然后将壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后在55℃的温度下烘干，最后将上浆后的壳聚糖纤维浸入温度为33℃、浓度为9wt％的氯酸钙水溶液中交联5min，在55℃的温度下烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维，羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的断裂强度相比于壳聚糖纤维提高了83.7％，打结强度提高了81.2％。
对羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维淋涂着色剂后烘干，再浸入医用酒精50min，最终真空干燥包装即得医用缝合线。
实施例7
一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，首先将羧甲基壳聚糖在250rpm的速度下搅拌溶解于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，其中羧甲基壳聚糖和水的质量比为5:130，然后将壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后在45℃的温度下烘干，最后将上浆后的壳聚糖纤维浸入温度为20℃、浓度为4wt％的溴化钙水溶液中交联6min，在50℃的温度下烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维，羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的断裂强度相比于壳聚糖纤维提高了74.3％，打结强度提高了71.5％。
对羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维淋涂着色剂后烘干，再浸入医用酒精40min，最终真空干燥包装即得医用缝合线。
实施例8
一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，首先将羧甲基壳聚糖在230rpm的速度下搅拌溶解于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，其中羧甲基壳聚糖和水的质量比为6:100，然后将壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后在50℃的温度下烘干，最后将上浆后的壳聚糖纤维浸入温度为38℃、浓度为3wt％的高锰酸钙水溶液中交联8min，在45℃的温度下烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维，羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的断裂强度相比于壳聚糖纤维提高了89.0％，打结强度提高了85.1％。
对羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维淋涂着色剂后烘干，再浸入医用酒精30min，最终真空干燥包装即得医用缝合线。

Claims (7)

1.一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，其特征是：首先将羧甲基壳聚糖溶于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，再将壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后烘干，最后将上浆后的壳聚糖纤维浸入交联剂溶液中交联，后烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维，羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的断裂强度相比于壳聚糖纤维提高了71.7～90.2％，打结强度提高了67.5～88.4％。
2.根据权利要求1所述的一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，其特征在于，所述羧甲基壳聚糖与水的质量比为2～7:100～150。
3.根据权利要求1所述的一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，其特征在于，所述羧甲基壳聚糖溶于水是在200～250rpm的速度下搅拌溶解的。
4.根据权利要求1所述的一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，其特征在于，所述烘干的温度为45～60℃。
5.根据权利要求1所述的一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，其特征在于，所述交联剂溶液为Ca2+的水溶液，其浓度为3～9wt％。
6.根据权利要求1所述的一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，其特征在于，所述交联的时间为5～10min，交联温度为15～40℃。
7.根据权利要求1所述的一种壳聚糖纤维交联羧甲基壳聚糖的上浆方法，其特征在于，对羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维淋涂着色剂后烘干，再浸入医用酒精30～60min，最终真空干燥包装即得医用缝合线。
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