CN106498508A - 一种聚乳酸静电纺丝溶液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚乳酸静电纺丝溶液的制备方法。在溶剂中加入聚乳酸，搅拌获得浓度为质量体积比5%~15%的混合溶液，再加入占溶剂体积百分比0.1%~1%的添加剂，搅拌均匀，得到聚乳酸静电纺丝溶液。所述添加剂为油溶性表面活性剂的一种或者混合物。所述溶剂为N,N‑二甲基甲酰胺和甲醇以及三氯甲烷、二氯甲烷和四氢呋喃这些低沸点良溶剂中的一种或多种。采用混合溶剂和添加表面活性剂的方法，降低了纺丝溶液的表面张力，提高纺丝液的导电性，纤维串珠结构消失，微观形貌得到改观。使得纤维膜均匀致密，且易从收集屏揭下。本发明所使用的添加剂成本较低，用量少，能够大幅度提高聚乳酸纤维膜的实用性，促进聚乳酸超细纤维快速发展与推广应用。

Description

一种聚乳酸静电纺丝溶液的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于静电纺丝高分子原液的制备，特别涉及聚乳酸（PLA）静电纺丝溶液，属于高分子纳米材料制备技术领域。
背景技术
静电纺丝是一种对带电荷聚合物溶液加高压电场形成加速射流生产直径为5~500nm纤维的方法，相
比传统方法制备的纺丝，静电纺丝直径小2~4个数量级。由于静电纺丝技术制得的纳米纤维无纺布具有与细胞外基质（ECM）相似的结构特点和生物学功能，因而在组织工程医学领域受到越来越多人的关注。其技术特点不仅在于操作参数的可控性及电纺溶液性质的易调节性，同时其高的比表面积和孔隙率，也有利于细胞的粘附和进入支架内部生长。目前，PLA具有优异的生物相容性及生物降解性，是公认的优良的可降解高分子聚合物，很多已成功制备成纳米纤维组织工程支架，应用于骨、软骨、神经、皮肤、肌腱等多种组织修复及再生研究。关于静电纺PLA纳米纤维膜也有相关报道，如何莉等人采用静电纺丝工艺制备了PLA超细纤维用作药物载体，系统的研究了纺丝工艺参数、不同药物的加入、不同药物含量对所制得的超细纤维形貌结构的影响，制得的纤维最小直径为600nm左右(何莉.静电纺载药聚乳酸超细纤维及其缓释性研究[D].苏州大学，2008.)；汪洋等人通过向PLA溶液中加入一点百分含量的蒙脱土进行静电纺丝，发现加入蒙脱土以后，纤维直径显著减小，主要分布在110-170nm之间(汪洋.聚乳酸/蒙脱土插层复合材料及聚乳酸超细电纺纤维制备[D].湖南大学，2011.)；R.Casasola等人研究了不同的溶剂体系对静电纺PLA纳米纤维形貌和直径的影响，研究发现以丙酮和N，N-二甲基甲酰胺为溶剂制得的纳米纤维直径最小，平均直径210nm左右(CasasolaR，Thomas N L，Trybala A，et al.Electrospun poly lactic acid(PLA)fibres：Effectof different solvent systems on fibre morphology anddiameter[J].Polymer，2014，55(18)：4728-4737.)。涉及静电纺制备PLA及其复合物纳米纤维膜专利还有：中国专利201210231749、2201210217561、201310366143等。但由于PLA极性较低，导电率低，表面张力较大，纺制纤维容易出现串珠，且易粘连在收集屏上，不易取下，影响其使用性能。这很大程度上影响了PLA超细纤维快速发展与推广应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种成本低廉，能有效提高PLA可纺性、可揭性、微观形貌较好PLA静电纺丝溶液的制备方法。
具体步骤为：
在溶剂中加入聚乳酸，搅拌获得浓度为质量体积比5% ~15%的混合溶液，再加入占溶剂体积百分比0.1% ~1%的添加剂，搅拌均匀，得到PLA静电纺丝溶液。
所述的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、甲醇和共溶剂，所述共溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷和四氢呋喃中的一种或多种，N,N-二甲基甲酰胺、甲醇和共溶剂的体积比为：VN,N-二甲基甲酰胺/V甲醇/V共溶剂=0.5~1：1~4：1~8。
所述添加剂为油溶性表面活性剂具体为双硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵、三硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵、司盘20（Span20）、司盘40（Span40）、司盘60（Span60）、司盘80（Span80）和吐温85（Tween85）的一种或多种。
所述化学试剂均为分析纯。
由于PLA极性较低，导电率低，表面张力较大，纺制纤维容易出现串珠，且易粘连在收集屏上，不易取下，影响其使用性能。这很大程度上影响了PLA超细纤维快速发展与推广应用。与现有技术相比，本发明具有以下明显优点：
1.由于采用在PLA溶液中添加甲醇、N,N-二甲基甲酰胺和表面活性剂的方法，降低了纺丝溶液的表面张力，提高纺丝液的导电性，纤维串珠结构消失，微观形貌得到改观。从而使得纤维膜均匀致密，且易从收集屏揭下。
2.本发明所使用的添加剂成本较低，用量少，能够大幅度提高聚乳酸纤维膜的实用性，促进PLA超细纤维快速发展与推广应用。
附图说明
图1(A)为未添加表面活性剂的浓度为质量体积比8%的PLA静电纺丝扫描电镜图（SEM）；图1(B) 为添加表面活性剂的浓度为质量百分比8%的PLA静电纺丝扫描电镜图（SEM）。
图2(A)为未添加表面活性剂的浓度为质量体积比10%的PLA静电纺丝SEM图；图2(B) 为添加表面活性剂的浓度为质量体积比10%的PLA静电纺丝SEM图。
图3为本发明添加表面活性剂的浓度为质量体积比7%揭下的PLA纤维膜实物图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明做进一步描述，下述化学试剂均为分析纯。
实施例1：
在本实施例中，选用添加剂为油溶性表面活性剂Span80。
以相对分子量为1.0×105 的PLA为原料，N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的体积比=1:2: 7为溶剂，搅拌均匀配置浓度为质量体积比8%的溶液，在其中加入占溶剂体积百分比0.5%的Span80，搅拌均匀，得到PLA静电纺丝溶液。
将得到的PLA静电纺丝溶液注入自制纺丝液原液存储器内，纺丝温度为室温，高压电源的输出电压位12kv，接受屏与喷丝口的距离为10cm。静电纺丝过程稳定，收集屏上有均匀致密的白色纤维膜，且容易揭下。
采用上述相同的静电纺丝工艺，采用N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的体积比=1:2: 7为溶剂，配置浓度为质量体积比8%均匀溶液，再收集屏上得到产物。
参见附图1(a)、1 (b) ，1(a)是添加表面活性剂的浓度为质量体积比8%的PLA电纺丝SEM图；图1 (b) 为未添加表面活性剂的浓度为质量体积比8%的PLA电纺丝SEM图。图中标尺比列为2µm。对比图1(a)，由图1(b)可以清楚地看到收集到的无串珠结构的直径为分布在500nm左右的超细聚乳酸纤维。
实施例2：
在本实施例中，选用添加剂为油溶性表面活性剂Span80和Tween85的混合物。
以相对分子量为1×105 的PLA为原料，N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的体积比 =1:1: 8为溶剂，搅拌均匀配置浓度为质量体积比10%的溶液，在其中加入占溶剂体积百分比为0.5%的Span80和Tween85的混合物，Span80和Tween85体积比为1:1，搅拌均匀，得到PLA静电纺丝溶液。
将PLA静电纺丝溶液注入自制纺丝液原液存储器内，纺丝温度为室温，高压电源的输出电压位10kv，接受屏与喷丝口的距离为10cm。静电纺丝过程稳定，收集屏上有均匀致密的白色纤维膜，且容易揭下。
采用上述相同的静电纺丝工艺，N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的体积比=1:1: 8为溶剂，配置浓度为质量体积比10%均匀溶液，再收集屏上得到产物。
参见附图2(a)、2(b) ，2(a)是添加表面活性剂浓度为浓度为质量体积比10%的聚乳酸SEM图；图2 (b) 为未添加表面活性剂浓度为浓度为质量体积比10%的PLA的SEM图。图中标尺比列为2µm。对比图2(a)，由图2(b)可以清楚地看到收集到的无串珠结构的直径为分布在800nm左右的PLA纤维。
实施例3：
在本实施例中，选用添加剂为油溶性表面活性剂双硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵、三硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵以及Span20的混合物。
以相对分子量为1×105的PLA为原料，N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的体积比=1:1: 8为溶剂，搅拌均匀配置浓度为质量体积比10%的溶液，在其中加入占溶剂体积百分比为0.8%的双硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵、三硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵以及Span20的混合物，双硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵、三硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵以及Span20的体积比为1:1:1，搅拌均匀，得到PLA静电纺丝溶液。
将PLA静电纺丝溶液注入自制纺丝液原液存储器内，纺丝温度为室温，高压电源的输出电压位10kv，接受屏与喷丝口的距离为10cm。静电纺丝过程稳定，收集屏上有均匀致密的白色纤维膜，且容易揭下。
参见附图3为揭下的PLA纤维膜实物图。

Claims (1)

1.一种聚乳酸静电纺丝溶液的制备方法，其特征在于具体步骤为：
在溶剂中加入聚乳酸，搅拌获得浓度为质量体积比5% ~15%的混合溶液，再加入占溶剂体积百分比0.1% ~1%的添加剂，搅拌均匀，得到聚乳酸静电纺丝溶液；
所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、甲醇和共溶剂，所述共溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷和四氢呋喃中的一种或多种，N,N-二甲基甲酰胺、甲醇和共溶剂的体积比为：VN,N-二甲基甲酰胺/V甲醇/V共溶剂=0.5~1：1~4：1~8；
所述添加剂为油溶性表面活性剂具体为双硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵、三硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵、Span20、Span40、Span60、Span80和Tween85中的一种或多种；
所述化学试剂均为分析纯。
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