一種靜電混紡尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜的方法
2023-04-24 05:45:36
專利名稱：一種靜電混紡尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜的方法
技術領域：
本發明屬靜電紡納米纖維膜製備領域，特別是涉及一種靜電混紡尼龍6/殼聚糖超細納 米纖維膜的方法。
背景技術：
靜電紡絲法是一種製備超細纖維的重要方法，它與傳統的方法有著明顯的不同，通過 靜電力作為牽引力，將聚合物溶液或熔體帶上幾千至幾萬伏高壓靜電，帶電的聚合物液滴 在電場力的作用下被拉伸。當電場力足夠大時，聚合物液滴可克服表面張力形成噴射細流， 細流在噴射過程中溶劑蒸發或固化，最終落在接收裝置上，形成了類似無紡布狀的纖維氈。 用靜電紡絲法製得的纖維比傳統紡絲方法細得多，直徑一般在數十納米到數百納米，最小 直徑可至1 nm。
靜電紡絲方法可以把50多種不同的聚合物，例如聚酯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、 聚乙烯醇、聚苯胺、聚丙烯腈等紡製成直徑範圍從小於幾個納米到超過lMm的超細纖維， 所得到的靜電紡絲纖維收集在負極板上沉積成非織造布。靜電紡絲製備的尼龍6納米纖維 一方面可以製備高性能的錦綸納米纖維，改善尼龍纖維的服用性能；另一方面將某些具有 生物活性的天然高分子聚合物混摻如尼龍聚合物中混紡成的纖維能夠兼具兩者的優點，既 有尼龍的韌性、耐磨性，又賦予了複合膜新的生物特性，在很多方面有著廣泛應用。
殼聚糖(CS)是天然聚合物，分子中含有極強的反應性基團氨基與羥基，具有優良的 耐溶劑性和耐鹼性等優點。將其複合於各種材質的多孔膜上，能製成不同孔徑的複合超濾 膜。目前，殼聚糖聚合物大多用於製備滲透汽化(或叫滲透蒸發)複合膜，而用殼聚糖與合 成高分子尼龍進行混紡，製作超濾複合膜尚未見報導。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種靜電混紡尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜的方 法，該方法快速、簡便、廉價、高效，批量製備及規模化生產，為新型納米生物活性材料 的研發提供借鑑，所製得的膜本身含有豐富的可反應親水活性功能基團，具有應用其做後 續相關實驗分析的潛力。
本發明的一種靜電混紡尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜的方法，包括
(1) 將體積比為9: 1六氟異丙醇(1,1, 1, 3， 3, 3隱hexafluoroisopropano1)和甲酸混合 液放入反應容器內，超聲波振蕩30 60min後，於冰水中冷卻；
(2) 將與六氟異丙醇(HFIP)和甲酸混合液中的質量濃度是4-8%的尼龍6和與六氟異丙醇(HFIP)和甲酸混合液中的質量濃度是0-2%的殼聚糖粉末在攪拌條件下緩慢加入 上述反應容器內，繼續攪拌2 3h至完全溶脹；
(3) 將反應容器置於水浴振蕩器內，在回流冷凝下，緩慢加熱至40 60 °C，振蕩15 30h至完全溶解，得尼龍6/殼聚糖紡絲液；
(4) 用注射器抽取尼龍6/殼聚糖紡絲液，固定在靜電紡絲裝置上，調節紡絲參數進 行電紡，噴出流速為0.5 2ml/h，靜電壓為10 18kv，得尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜；
(5) 將收集到的膜室溫下乾燥12-18h，然後放入烘箱中卯-120。C乾燥4 6h，最後放 入真空乾燥器中60 7(TC乾燥24h，即得。
所述步驟(1)中六氟異丙醇(HFIP)的質量濃度為99%~100%，含水量小於0.1%。 所述步驟(4)中的注射器規格為5ml，針頭內徑約為0.4~0.7mm。 所述步驟(4)中的接收屏採用鋁箔接地接收，針頭與接收屏的距離為10 20cm。 所述步驟(4)中的尼龍6/殼聚糖納米纖維膜的纖維直徑範圍為100 900nm,直徑隨著
尼龍6/殼聚糖的質量分數增加而增大，質量分數一定時，隨著殼聚糖含量的增大而減小。 該方法以尼龍6為主要紡絲材料，並摻入富含親水性功能基團-OH、 ^&的殼聚糖，
通過調整溶劑及相關紡絲條件參數，成功的實現了混紡。
有益效果
(1) 本發明方法操作簡單，耗時較少，可獲得直徑和孔徑在納米級的膜材料，適用 於規模化生產；
(2) 本發明所使用的原材料廉價易得，所製得的膜本身含有豐富的可反應親水活性 功能基團，具有應用其做後續相關實驗分析的潛力；
(3) 採用混紡後的複合膜的親水性大大增加。
圖1為固定尼龍6/殼聚糖質量比為80/20,紡絲電壓為16 kv,接收距離為15 cm，噴射流 速為lml/h時，不同質量分數的尼龍6/殼聚糖靜電紡絲所得的電鏡照片； 圖2為固定尼龍6/殼聚糖質量分數為6wt.。/。，紡絲電壓為16kv，接收距離為15cm，噴射 流速為lml/h時，不同比例的的尼龍6/殼聚糖混合靜電紡絲所得的電鏡照片及所得到的納 米纖維的直徑分布圖3為不同尼龍/殼聚糖混摻比例的電紡纖維膜的動態接觸角圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人 員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定 的範圍。
實施例1
(1)將體積比為9: 1六氟異丙醇(1, 1， 1, 3， 3, 3-hexafluoroisopropano1)和甲酸混合液放 入反應容器內，超聲波振蕩30 60min後，於冰水中冷卻；
2)將尼龍6和殼聚糖粉末在攪拌條件下緩慢加入上述反應容器內，繼續攪拌2 3 h至完 全溶脹；其中，尼龍6在六氟異丙醇(1, 1, 1,3, 3, 3-hexafluoroisopropanol)和甲酸混合液 中的濃度採用系列濃度，分別為4wt。/。、 6wt%、和8wtM，殼聚糖在六氟異丙醇(1,1,1,3, 3, 3-hexafluoroisopropanol)和甲酸混合液中與尼龍6的質量比為20/80;
(3) 將燒杯置於水浴振蕩器內，在回流冷凝下，緩慢加熱至60 'C，振蕩20 h至完全溶 解，得尼龍6/殼聚糖紡絲液；
(4) 用5ml注射器(針頭內徑為0.4 0.7mm)抽取尼龍6/殼聚糖紡絲液，固定在靜電紡絲 裝置上，固定靜電壓為16kv，接收距離為15 cm，噴射流速為lml/h，進行電紡，得到尼 龍6/殼聚糖超細納米纖維膜；
(5) 所述步驟(5)中的系列乾燥方法是先將紡出的膜室溫下乾燥12h，然後放入烘箱中 卯。C乾燥4 6h，最後放入真空乾燥器中60 70'C乾燥24h。
依照以上步驟所得到不同質量分數的尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜電鏡照片如圖1.
實施例2
按照實施例l的方法，固定尼龍6/殼聚糖質量分數為6wt.。/。，紡絲電壓為16kv，接收距離 為15 cm，噴射流速為lml/h時，通過改變不同比例的的尼龍6/殼聚糖混合，進行電紡，其 它條件不變，得到的尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜的電鏡照片及纖維直徑分布如圖2所示。 將不同的尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜水平放置並固定在接觸角測定儀的觀察臺上，用微 量注射器滴一滴0.2ml蒸餾水在其表面上，利用JY - 82型接觸角測定儀自帶的光學量角器快 速測量出接觸角如圖3所示。
權利要求
1. 一種靜電混紡尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜的方法，包括(1)將體積比為9∶1六氟異丙醇和甲酸混合液放入反應容器內，超聲波振蕩30～60min後，於冰水中冷卻；(2)將尼龍6和殼聚糖粉末在攪拌條件下緩慢加入上述反應容器內，繼續攪拌2～3h至完全溶脹；(3)將反應容器置於水浴振蕩器內，在回流冷凝下，緩慢加熱至40～60℃，振蕩15～30h至完全溶解，得尼龍6/殼聚糖紡絲液；(4)用注射器抽取尼龍6/殼聚糖紡絲液，固定在靜電紡絲裝置上，調節紡絲參數進行電紡，噴出流速為0.5～2ml/h，靜電壓為10～18kv，得尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜；(5)將收集到的膜室溫下乾燥12-18h，然後放入烘箱中90-120℃乾燥4～6h，最後放入真空乾燥器中60～70℃乾燥24h，即得。
2. 根據權利要求1所述的一種靜電混紡尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜的方法，其特徵在於 所述步驟(1)中六氟異丙醇的質量濃度為99%~100%,含水量小於0.1%。
3. 根據權利要求l所述的一種靜電混紡尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜的方法，其特徵在於 所述步驟(2)中的尼龍6顆粒在六氟異丙醇(HFIP)和甲酸混合液中的質量濃度為4~8%， 殼聚糖在六氟異丙醇(HFIP)和甲酸混合液中的質量濃度為0~2%。
4. 根據權利要求1所述的一種靜電混紡尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜的方法，其特徵在於 所述步驟(4)中的注射器規格為5ml，針頭內徑約為0.4 0.7mm。
5. 根據權利要求1所述的一種靜電混紡尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜的方法，其特徵在於 所述步驟(4)中的接收屏採用鋁箔接地接收，針頭與接收屏的距離為10 20cm。
6. 根據權利要求1所述的一種靜電混紡尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜的方法，其特徵在於 所述步驟(4)中的尼龍6/殼聚糖納米纖維膜的纖維直徑範圍為100 900nm,直徑隨著尼龍 6/殼聚糖的質量分數增加而增大，質量分數一定時，隨著殼聚糖含量的增大而減小。
全文摘要
本發明涉及一種靜電混紡尼龍6/殼聚糖超細納米纖維膜的方法，包括(1)將體積比為9∶1六氟異丙醇和甲酸混合液放入反應容器內，超聲波振蕩30～60min後，於冰水中冷卻；(2)將尼龍6和與殼聚糖粉末在攪拌下加入反應容器，繼續攪拌至完全溶脹；(3)將反應容器置於水浴振蕩器內，在回流冷凝下，緩慢加熱至40～60℃，振蕩至完全溶解；(4)用注射器抽取尼龍6/殼聚糖紡絲液，固定在靜電紡絲裝置上，調節紡絲參數進行電紡；(5)將收集到的膜乾燥。該方法快速、簡便、廉價、高效，適合分析用尼龍6納米膜的批量製備；所製得的膜本身含有豐富的可反應親水活性功能基團，具有應用其作後續相關實驗分析的潛力。
文檔編號B01D67/00GK101502759SQ200910045768
公開日2009年8月12日 申請日期2009年2月5日 優先權日2009年2月5日
發明者劉軍芳, 張海濤, 朱利民, 聶華麗 申請人:東華大學