[发明专利]细菌纤维素纳米纤维基定向排列的宏观纤维及其制备方法

摘要

本发明涉及一种细菌纤维素纳米纤维基定向排列的宏观纤维及其制备方法，将氧化均质的细菌纤维素纳米纤维通过湿法纺丝成型与交联工艺，在剪切力作用下定向排列，组装为纳米纤维基宏观纤维。通过调控纳米纤维的结构、尺寸和分散程度，纳米纤维的有序度以及纳米纤维间作用力，建立一种细菌纤维素纳米纤维基定向排列的一维柔性材料连续制备的体系方法。此方法制备的宏观纤维具有较强的相互作用力，宏观纤维杨氏模量最高可达到24GPa，拉伸强度达到398MPa，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拓宽至宏观尺寸，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.细菌纤维素纳米纤维基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，加入四甲基哌啶氮氧化物氧化体系进行氧化均质，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；所述凝固浴为丙酮、乙醇、乙醚和四氢呋喃的其中一种；所述拉伸浴为水、丙酮、乙醇、乙醚和四氢呋喃的其中一种；挤出速度为20m/min～80m/min，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；(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；即制得细菌纤维素纳米纤维基定向排列的宏观纤维；所述宏观纤维杨氏模量为10～24GPa，拉伸强度为150～398MPa，断裂伸长率为3～6％。