[发明专利]一种含魔芋葡甘聚糖的长丝纤维材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种含魔芋葡甘聚糖的长丝纤维材料及制备方法，属于绿色环保型高分子纤维材料技术领域。

背景技术

进入21世纪以来，石油、煤炭等石化资源日益减少，与之并存的是一些高分子材料的废弃物及有机溶剂的挥发日益威胁人类赖以生存的环境。随着工业发展而诞生的化学合成塑料制品，因其价格便宜，性质稳定而广泛应用于食品包装及保鲜等领域中，但缺点是使用后遗弃在环境中降解困难，造成“白色污染”。为了缓解“白色污染”给人类生存、健康与发展带来的不利影响，研究开发绿色环保的高分子纤维材料逐渐受到重视，因此寻求一种既具有化纤的优良性能又能被微生物完全降解的绿色环保高分子纤维材料是解决当前白色污染最可行的方法。淀粉由于其价格低廉，且在各种环境中都具备完全生物降解能力，故以淀粉为原料的高分子降解材料被广泛研究，不过淀粉的成形性能和力学性能并不好，纯的淀粉纤维很脆，不宜单独使用。魔芋精粉，是一种具有良好成型性并易被微生物降解的材料，具有较好的力学性能，缺点是原料成本较高。比如专利ZL200510018698.0中仅公开了制备单一组分的魔芋精粉（主要成分为魔芋葡甘聚糖）的短纤维（20~40mm），该类纤维由于长度过短使其用途受到限制。另外，若作为消毒纸巾、香料缓释除臭、药物缓释、伤口绷带等常规用途的时候，单一组分的魔芋葡甘聚糖纤维存在原材料成本较高的问题。由此可见，淀粉成本低性能差，魔芋精粉成本高性能好，若将两种原材料结合，不仅能够制得长度较长的纤维材料，而且得到的纤维材料力学性能较好，成本低廉，用途广泛，实现优势互补。

发明内容

本发明的目的是提供一种对环境无害、废弃后可完全降解、原料丰富、成本低廉、生产工艺简单、力学性能好的含魔芋葡甘聚糖的长丝纤维材料，纤维长度可达1千米以上。

本发明的技术方案是：含魔芋甘聚糖的纤维长丝是以淀粉和魔芋粉为主要成分、纤维单丝长度为0.1～10000米的连续长丝纤维，其组成物及质量百分比为：淀粉0.1～75%，魔芋精粉5～80%，乳酸1～10%，由乙醇、甘油和氨水配制而成的凝固剂0.1～5%，其余为水。

本发明含魔芋甘聚糖的纤维长丝的制备方法，采用微波预处理—湿法纺丝工艺，具体制备步骤包括：

（1）配制乳酸稀溶液：取纤维长丝质量百分比1～10%的乳酸量，用水稀释乳酸；

（2）配制混合粉料：取纤维长丝质量百分比0.1～75%的淀粉量和纤维长丝质量百分比5～80%的魔芋精粉，将两者混合均匀；

（3）配制纺丝液：将步骤（1）配制的乳酸稀溶液和步骤（2）配制的混合粉料再混合并搅拌均匀，经微波加热处理至沸腾后5分钟以上，再搅拌均匀并自然冷却至常温，然后经200目筛过滤后，置于400～500毫米汞柱的负压下脱泡0.5～1小时；

（4）湿法纺丝：将步骤（3）制得的纺丝液经过预热，通过现有技术湿法纺丝设备中的凝固浴处理，经卷绕后在60～90℃温度下烘干至含水质量百分比为1%～25%即得到长丝纤维材料。

上述的“微波预处理—湿法纺丝”工艺，还应具备以下条件：

所述步骤（1）中的乳酸浓度为90wt%，按照水与乳酸的质量比10～50：1稀释乳酸。

所述步骤（4）中湿法纺丝时，湿法纺丝前纺丝液的预热温度为30～50℃。

所述凝固浴所用凝固剂为由浓度为75～99.7wt%无水乙醇，浓度为80～99wt%甘油和浓度为5～25wt%氨水按体积比15:5:2混合配制而成。

所述淀粉为天然淀粉、可溶性淀粉中的一种或两种，其中天然淀粉是为未经任何改性处理的纯天然淀粉，提取自马铃薯、木薯、豌豆、玉米、或红薯中的一种。

所述魔芋精粉是含魔芋葡甘聚糖70～100wt%的魔芋精粉，优选含魔芋葡甘聚糖90～100wt%的魔芋精粉。魔芋精粉为天然魔芋精粉，包括特级、一级、二级、三级普通魔芋精粉和纯化魔芋胶粉，提取自白魔芋、花魔芋、田阳魔芋、西盟魔芋、攸乐魔芋、或勐海魔芋中的一种或任意几种。

本方法制得的长丝纤维材料水的质量百分比为1%～25%，具体数值与制备时的干燥工艺和使用时的空气湿度有关。