CN1837435A - 一种复合型纳米级蚕丝纤维制品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合型纳米级蚕丝纤维制品，是由纳米级蚕丝丝素/尼龙6复合纤维构成的无纺织物，复合纤维直径50－300纳米，蚕丝丝素与尼龙6的重量比在9∶1到1∶9之间。其制备方法，先制备纺丝液，采用静电纺丝方法获得无纺织物，再进行后处理，其中，所述纺丝液的制备包括，(1)制备丝素溶液，干燥成膜；将获得的丝素膜溶解于甲酸中，得到再生丝素溶液；(2)将尼龙6切片溶解于甲酸中，得到尼龙6溶液；(3)将(1)和(2)获得的溶液均匀混合，获得所需纺丝液。本发明通过复合的方法和产品的后处理改善了纤维的微观结构，获得的制品具有良好的尺寸稳定性能，保证实际使用中对产品的性能和形态稳定性的要求，可用作生物医用材料、防护材料和过滤材料等。

Description

一种复合型纳米级蚕丝纤维制品及其制备方法

                        技术领域

本发明涉及一种主要由纳米纤维构成的无纺织物及其制备方法，尤其是一种以再生蚕丝纤维混合其它物质构成的纳米级纤维无纺织物及其制备方法。

                        背景技术

近年来，在蚕丝资源的再生开发利用方面，国内外的研究人员做了大量的研究工作，经过再生加工的蚕丝产品在生物医学、化妆品、食品等领域有了比较广泛的应用。蚕丝与人体具有良好的亲和性，同时自身具有一定的抗菌作用，针对这种特性，人们在利用丝素蛋白制备生物医用材料的研究方面已经做了大量的工作，也取得了一些成果，如：中国发明专利CN1118518C公开了一种多孔丝素膜及其制备方法，采用再生丝素溶液成膜得到多孔材料，可以加工制成人工皮肤，其在促进伤口愈合和细胞生长方面具有良好的效果，但利用这种方法制备多孔膜材料，对孔隙的大小、形状以及分布的控制比较困难，同时纯多孔丝素膜的韧性也比较差，需要添加其它物质以改善其力学性能。

随着纳米技术的发展，在后加工过程中，利用纳米微粒对蚕丝纤维制品进行功能性整理，以改善其抗菌性、保温性等功能的研究也已逐步在国内外展开，这些研究都是以蚕丝为载体，利用其他纳米材料而取得产品所需要的功能的。而静电纺丝技术的开发利用，使我们有可能制备得到直径在几十到几百纳米范围内的纤维材料，由这类纤维制成的产品由于比表面积大、表面积体积比大，因此在很多方面的性能都会发生改变，如：其表面吸附、吸收和过滤防护能力将有很大的增加。采用这种新型的加工方法制备生物医用材料和功能防护材料的研究也受到了材料研究人员的重视。已经成功地以丝素、胶原、明胶、甲壳质以及各种合成高聚物如：聚丙烯腈、聚氧乙烯等为原料，采用静电纺丝的方法制备得到纳米纤维毡。

然而，单纯以丝素溶液通过静电纺丝方法获得蚕丝丝素纤维无纺织物，其内部结构不稳定，遇水会产生收缩，收缩率甚至会到达50％以上，因而其尺寸稳定性差，难以满足实际使用中对产品的性能和形态稳定性的要求。

                        发明内容

本发明目的是提供一种复合型纳米级蚕丝纤维制品，使其具有纳米纤维比表面积大的优点，同时，通过复合改善纤维微观结构，以获得较好的尺寸稳定性。

本发明的另一个目的是提供这种蚕丝纤维制品的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种复合型纳米级蚕丝纤维制品，它是由纳米级蚕丝丝素/尼龙6复合纤维构成的无纺织物，所述复合纤维的直径在50-300纳米之间，蚕丝丝素与尼龙6的重量比在9∶1到1∶9之间。

上述复合型纳米级蚕丝纤维制品的制备方法，先制备纺丝液，采用静电纺丝方法获得无纺织物，再进行后处理，其中，所述纺丝液的制备包括，

(1)将丝素纤维在温度70-80℃的条件下溶解于摩尔比为1∶2∶8的氯化钙/乙醇/水溶液中，然后将其在水中透析三至四天，过滤后得到丝素溶液，干燥成膜；将获得的丝素膜溶解于浓度为88％-98％的甲酸中，得到重量百分比为6％-12％的再生丝素溶液；

(2)将尼龙6切片溶解于浓度为88％-98％的甲酸中，得到重量百分比为10％-20％的尼龙6溶液；

(3)将(1)和(2)获得的溶液均匀混合，使得混合液中蚕丝丝素与尼龙6的重量比在9∶1到1∶9之间，即获得所需纺丝液。

上述技术方案中，所述后处理为，将获得的静电纺无纺织物在张紧状态下固定于试样架上，使试样在水中充分润湿，在60-80℃的条件下定型10-30分钟。

上述技术方案中，所述丝素溶液的干燥成膜可以采用冷冻干燥；也可以在室温下(25-30℃)自然干燥。

一般地，上述技术方案中，所述静电纺丝的工艺条件是：

电压15-25KV

喷丝口到接收屏(导电性金属网)的距离10-20cm

温度20-30℃，相对湿度50％-65％

采用静电纺丝的方法将上述纺丝液纺制成纳米级丝素/尼龙6复合纤维，并使其无规地分布在一定目数的导电性金属网上，得到复合型纳米级蚕丝纤维构成的无纺布状多孔纤维膜，其复合纤维的直径在50-300纳米之间，平方米克重在1-100g/m²，断裂强度和断裂伸长率随着混合比例的变化而改变，总体上随着尼龙6含量的增加强度增加。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.由于本发明采用丝素溶液与尼龙6的溶液混合构成纺丝液，获得了一种新的复合型纳米级蚕丝纤维制品，改善了纤维的微观结构，使其具有良好的尺寸稳定性，经测试，水洗后的收缩率在5％-10％，与一般真丝织物的缩水率接近，因而能保证实际使用中对产品的性能和形态稳定性的要求，可用作生物医用材料、防护材料和过滤材料等。

2.本发明对获得的制品进行后处理，能进一步提高其尺寸稳定性。

                      具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

(1)将丝素纤维(脱胶后的蚕丝)在温度70-80℃的条件下溶解于摩尔比为1∶2∶8的氯化钙/乙醇/水溶液中，然后将其在水中透析三至四天，过滤后得到丝素溶液，冷冻干燥成膜；将获得的丝素膜溶解于浓度为88％的甲酸中，过滤得到重量百分比为8％的再生丝素溶液；

(2)将尼龙6切片溶解于浓度为88％的甲酸中，过滤得到重量百分比为11％的尼龙6溶液；

(3)将(1)和(2)获得的溶液按5∶5均匀混合，即获得所需纺丝液。

将上述纺丝液，在电压为18KV，喷丝口到接收屏(导电性金属网)的距离15cm，温度25℃，相对湿度60％的条件下进行静电纺丝，得到直径范围为50-200纳米的复合型纳米级蚕丝纤维。上述纳米级复合蚕丝纤维构成的多孔纤维膜，当平方米克重为1.5g/m²时，孔隙率为31.9％，平均孔径为212.3±54.5nm。也就意味着该试样可以阻挡直径大于250nm的微粒和尘埃。经过润湿再在60℃下定型20min后，在水中洗涤10min，干燥后的缩水率为7.7％。

实施例二：

(1)将丝素纤维(脱胶后的蚕丝)在温度75℃的条件下溶解于摩尔比为1∶2∶8的氯化钙/乙醇/水溶液中，然后将其在水中透析四天，过滤后得到丝素溶液，25℃下干燥成膜；将获得的丝素膜溶解于浓度为98％的甲酸中，过滤得到重量百分比为12％的再生丝素溶液；

(2)将尼龙6切片溶解于浓度为98％的甲酸中，过滤得到重量百分比为15％的尼龙6溶液；

(3)将(1)和(2)获得的溶液按7∶3均匀混合，即获得所需纺丝液。

将上述纺丝液，在电压为22KV，喷丝口到接收屏(导电性金属网)的距离18cm，温度25℃，相对湿度60％的条件下进行静电纺丝，得到直径范围为80-250纳米的复合型纳米级蚕丝纤维。上述纳米级复合蚕丝纤维构成的多孔纤维膜，当平方米克重为3g/m²时，孔隙率为20.4％，平均孔径为154.3±44.3nm。也就意味着该试样可以阻挡直径大于150nm左右的微粒和尘埃。经过润湿再在60℃下定型30min后，在水中洗涤10min，干燥后的缩水率为5.6％。

Claims (5)

1.一种复合型纳米级蚕丝纤维制品，其特征在于：它是由纳米级蚕丝丝素/尼龙6复合纤维构成的无纺织物，所述复合纤维的直径在50-300纳米之间，蚕丝丝素与尼龙6的重量比在9∶1到1∶9之间。

2.一种复合型纳米级蚕丝纤维制品的制备方法，先制备纺丝液，采用静电纺丝方法获得无纺织物，再进行后处理，其特征在于：所述纺丝液的制备包括，

(1)将丝素纤维在温度70-80℃的条件下溶解于摩尔比为1∶2∶8的氯化钙/乙醇/水溶液中，然后将其在水中透析三至四天，过滤后得到丝素溶液，干燥成膜；将获得的丝素膜溶解于浓度为88％-98％的甲酸中，得到重量百分比为6％-12％的再生丝素溶液；

(2)将尼龙6切片溶解于浓度为88％-98％的甲酸中，得到重量百分比为10％-20％的尼龙6溶液；

(3)将(1)和(2)获得的溶液均匀混合，使得混合液中蚕丝丝素与尼龙6的重量比在9∶1到1∶9之间，即获得所需纺丝液。

3.根据权利要求2所述的复合型纳米级蚕丝纤维制品的制备方法，其特征在于：所述后处理为，将获得的静电纺无纺织物在张紧状态下固定于试样架上，使试样在水中充分润湿，在60-80℃的条件下定型10-30分钟。

4.根据权利要求2所述的复合型纳米级蚕丝纤维制品的制备方法，其特征在于：所述丝素溶液的干燥成膜采用冷冻干燥。

5.根据权利要求2所述的复合型纳米级蚕丝纤维制品的制备方法，其特征在于：所述丝素溶液的干燥成膜为在室温下自然干燥。