一种魔芋高吸水性纤维及其制备方法

摘要

本发明公开了一种魔芋高吸水性纤维及其制备方法，由魔芋精粉经胶体磨研磨并脱色精制后得到特性粘度为450－650cm

说明书

                            技术领域

本发明属于功能性纤维技术领域，具体涉及利用植物天然高分子魔芋精粉中的葡甘聚糖制备一种高吸水性纤维，本发明还涉及制备该高吸水性纤维的方法。

                            背景技术

魔芋(Konjac.K)又名蒟蒻，是天南星科(Araceae)魔芋属(Amorphophallus Blume)多年生草本植物，在我国已有二千多年的栽培历史。魔芋中丰富的魔芋葡甘聚糖(Konjac.Glucomannan)含量及其优良的特性，尤其是其强吸水性，可以用于制备水溶性膜材料、感光材料、医用人工水晶体，色谱填料、缓释剂和城市清洁剂等。

我国的魔芋资源十分丰富，鲜魔芋年产数百万吨，是我国西部贫困地区的主要经济作物。近几年来，魔芋种植业发展十分迅速。相对魔芋种植业的发展，对魔芋深度加工极为滞后，发挥其优良特性，开发新型功能性材料具有重要的意义。

在本发明之前，专利CN1197676A公布了一种用魔芋制成的卫生敷料及其制法，其中涉及到魔芋的丝状或纱布状产品，但该方法与其它几个类似的专利一样(CN1184180A、CN1187334A、CN1583838A)，均是利用在强碱性加热条件下，魔芋发生不可逆的凝胶形成网状结构，再通过冷冻、解冻等工艺获得多孔状材料。该种方法处理后的魔芋葡甘聚糖由于失去了乙酰基，本身不再有吸水保水能力，仅靠多孔结构吸附一定的水分。专利CN1064821C所指的纤维状魔芋实际上是指颗粒状或纤维片状的食品，制备方法与前述专利基本一致。CN1218658A虽然保持了魔芋的吸水能力，仅采用原始的魔芋粉的形式，直接添加在卫生巾的中间层，效果并不理想。本发明首先通过物理方法对魔芋精粉进行处理，在精制去杂的同时降低了特性粘度，使其在水溶液中具有更大的溶解度，吸水速度更快。其后采用常用的纺丝方式制造了高吸水性纤维。制造过程中，通过交联剂的作用，提高了浆液的流动性、保水性、纤维的可拉伸性和强度，同时为加强交联剂的作用效果，使用了弱碱性的凝固液，在此条件下，魔芋葡甘聚糖不会脱去乙酰基，依然可以保持强大的亲水能力，而在交联剂作用下并不溶解，与上述所有专利不同。

                            发明内容

本发明在于克服已有技术之不足，利用植物天然高分子魔芋精粉中的葡甘聚糖制备一种高吸水性纤维，以及该高吸水性纤维的制造工艺。本发明原料易得并且无环境污染、价格便宜。同时，本发明还可促进魔芋的深度开发和产业化。

本发明通过以下技术方案实现：

一种魔芋高吸水性纤维，由魔芋精粉经胶体磨研磨并脱色精制后得到特性粘度为450-650cm³/g的魔芋微粉，以水为溶剂，按重量比配成魔芋微粉浓度为3～15％、交联剂浓度为0.01-0.18％的纺丝浆液；纺丝浆液经过滤和真空脱泡处理后，挤丝，丝束进入凝固浴，边凝固边拉伸，拉伸倍数为1.2-2.4，最后经洗涤和干燥制得魔芋高吸水性纤维。

上述凝固浴中置有体积比85～95％的乙醇溶液，其pH值限定在8-8.5的范围内，而拉伸后的纤维经pH 4-5.5的体积比45～65％酸性乙醇洗涤后卷绕。

上述交联剂为四硼酸钠或硼酸。

本发明还提供了上述魔芋高吸水性纤维的制备方法，将魔芋精粉经胶体磨研磨并脱色精制后得到特性粘度为450-650cm³/g的魔芋微粉，以水为溶剂，按重量比配成魔芋微粉浓度为3～15％、交联剂浓度为0.01-0.18％的纺丝浆液；纺丝浆液经过滤和真空脱泡处理后，挤丝，丝束进入凝固浴，边凝固边拉伸，拉伸倍数为1.2-2.4，最后经洗涤和干燥制得魔芋高吸水性纤维。

上述凝固浴中置有体积比85～95％的乙醇溶液，其pH值限定在8-8.5的范围内，而拉伸后的纤维经pH 4-5.5的体积比45～65％酸性乙醇洗涤后卷绕。

上述交联剂为四硼酸钠或硼酸。

本发明具有以下积极的效果：

魔芋高吸水性纤维是以天然高分子魔芋葡聚甘糖为主要成分的天然材料，由于魔芋纤维产品具有良好的生物相容性、可降解性，因而可以在医药、环保、日用卫生产品中得到广泛应用。与壳聚糖类产品相比，本系列产品原料获得易得并且无环境污染、价格便宜，可一步成型，易于产业化。与过去制备高吸水性魔芋产品相比，本专利直接制作的为魔芋纤维产品而非凝胶颗粒，制作工艺上不添加任何丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯氰、马来酸酐等化合物进行接枝共聚反应或交联反应，无任何环境污染和毒害。因而可以用于肉品和水产品的保鲜、美容面膜、消毒纸巾、香料缓释除臭、药物缓释、伤口绷带等广泛用途。因而本发明可提供一种多用途、全降解、高吸水、无刺激、生物相容的功能性纤维材料，在此基础上可以开发出系列产品，具有极好的市场前景。同时，也为魔芋资源的高值利用提供了一条新的途径。

                        具体实施方式

实施例1：

魔芋精粉以5倍体积的40％的乙醇溶液保护，经胶体磨循环研磨8分钟后，甩干，以pH4的40％的乙醇溶液洗涤后，真空干燥，特性粘度为485cm³/g，以水为溶剂，按重量比配成魔芋微粉浓度为12.0％、四硼酸钠浓度为0.03％的纺丝浆液；纺丝浆液经180目筛过滤，并经真空脱泡处理后，以计量泵输送至纺丝冒挤出，丝束进入凝固浴，凝固浴中置有pH 8.0的85％的乙醇溶液，边凝固边拉伸，拉伸倍数控制在1.8，最后经pH 5的45％酸性乙醇洗涤后卷绕，干燥制得魔芋高吸水性纤维。干态强度2.6cN/dtex，纤维长度28mm，吸水能力90g(水)/g(纤维)，吸盐水85(盐水)/g(纤维)。

实施例2：

魔芋精粉以5倍体积的40％的乙醇溶液保护，经胶体磨循环研磨5分钟后，甩干，以pH4的40％的乙醇溶液洗涤后，真空干燥，特性粘度为610cm³/g，以水为溶剂，按重量比配成魔芋微粉浓度为3.0％、硼酸浓度为0.08％的纺丝浆液；纺丝浆液经180目筛过滤，并经真空脱泡处理后，以计量泵输送至纺丝冒挤出，丝束进入凝固浴，凝固浴中置有pH 8.5的95％的乙醇溶液，边凝固边拉伸，拉伸倍数控制在2.0，最后经pH 4的65％酸性乙醇洗涤后卷绕，干燥制得魔芋高吸水性纤维。干态强度2.8cN/dtex，纤维长度35mm，吸水能力96g(水)/g(纤维)，吸盐水89(盐水)/g(纤维)。