[发明专利]基于细菌纤维素纳米纤维定向排列的宏观纤维及其制备方法

摘要

本发明涉及基于细菌纤维素纳米纤维定向排列的宏观纤维及其制备方法，将羧甲基化改性后的细菌纤维素纳米纤维通过湿法纺丝成型与交联工艺，实现细菌纤维素纳米纤维宏观组装纤维的连续制备。利用力场环境对纳米纤维取向的影响，通过调节工艺参数，实现宏观纤维结构设计与性能的调控，制备高力学性能的宏观纤维，进一步通过纳米纤维上含氧基团的交联，不仅增加纳米纤维间的作用力，提高了杨氏模量和拉伸强度，更显著改善宏观纤维在高湿态下增塑溶胀的缺点，从而将细菌纤维素纳米纤维优异的力学性能和柔性从纳米尺度更加有效的在宏观尺寸展现，为此可得到一种高结晶度(纤维素I晶型)高性能的细菌纤维素纳米纤维基宏观纤维。

主权项

1.基于细菌纤维素纳米纤维定向排列的宏观纤维的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1)预处理；细菌纤维素湿膜粉碎打浆后，浸泡于含有氯乙酸的异丙醇中片刻，取出后加入含有NaOH的甲醇中加热至沸腾并完成羧甲基化过程，再离心浓缩形成纺丝悬浮液；(2)细菌纤维素纳米纤维定向排列；将所述纺丝悬浮液以剪切速率1000～4000s‑1挤出并在凝固浴中成型；凝固成型的纤维再经过拉伸浴中进行后拉伸，获得初始宏观纤维；凝固浴温度为5～25℃，凝固浴中停留时间为20s～40s；拉伸浴温度为10～25℃，在拉伸浴中停留的时间为20～40s，拉伸比为1.1～1.4；所述凝固浴为丙酮、乙醇、乙醚或四氢呋喃；所述拉伸浴为水、丙酮、乙醇、乙醚或四氢呋喃；(3)细菌纤维素纳米纤维交联；将所述初始宏观纤维浸入金属离子溶液，进行配位交联；所述金属离子溶液为硫酸铜、硫酸铁或氯化钙溶液；或将所述初始宏观纤维浸入戊二酸交联剂溶液中，进行共价交联；(4)后处理；用去离子水洗净，并将纤维干燥；即制得基于细菌纤维素纳米纤维定向排列的宏观纤维。