[發(fā)明專利]膠原蛋白基PEG復(fù)合纖維及其紡制工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810045183.3
• 申請日: 2008-01-14
• 公開（公告）號: CN101215733A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林煒;張廣照;穆暢道;李德富
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: D01F8/02
• 分類號: D01F8/02;D01F8/10;D06M13/12;C07K14/78;D01D1/02;D01D1/10;D01D5/06;D06M101/24
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司
• 代理人: 呂建平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膠原蛋白基PEG復(fù)合纖維及其紡制工藝。具體涉及到膠原蛋白的提取，膠原蛋白-PEG共混紡絲液的制備，復(fù)合纖維的紡制，纖維凝固浴的制備與纖維的固定，復(fù)合纖維的縮醛化處理等。其制作方法屬于紡織工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，形成的復(fù)合纖維材料可用于服裝等織物材料和生物醫(yī)用材料。

背景技術(shù)

凡是分子為線型，分子量在3000以上的大分子都可以通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ瞥衫w維。膠原是哺乳動(dòng)物體中含量最豐富的蛋白質(zhì)，約占蛋白質(zhì)總量的25％-30％，是腱、軟骨、皮膚和血管等結(jié)締組織的主要成分。天然膠原是一類具有Gly-Xaa-Yaa(X、Y通常為Pro或Hyp)重復(fù)序列的纖維狀蛋白，并具有獨(dú)特的三股螺旋結(jié)構(gòu)，在生物體中彼此排列聚集成機(jī)械強(qiáng)度很高的原纖維。從動(dòng)物組織中提取得到的膠原蛋白(膠原及其水解產(chǎn)物)分子量在幾萬到幾十萬之間，具有天然膠原的骨架結(jié)構(gòu)和活性基團(tuán)，因此可用來合成人造蛋白質(zhì)纖維。膠原蛋白應(yīng)用的優(yōu)勢在于它來源廣泛，成本比較低廉，特別是具有良好的生物相容性、生物可降解性和低免疫原性，因此已應(yīng)用于生物醫(yī)用材料這樣的高附加值領(lǐng)域；近年它在纖維和紡織工業(yè)中的應(yīng)用可行性也引起較多關(guān)注。

單獨(dú)用膠原蛋白紡絲，可紡性和力學(xué)性能都很差，若作為生物醫(yī)用材料使用，具有在生物體內(nèi)降解吸收過快等缺陷。因此，一般使用的膠原蛋白材料都是經(jīng)過了改性處理，以提高其強(qiáng)度和模量、耐熱水性、耐酸堿及耐干濕熱性能。至今，膠原蛋白改性紡絲主要有兩種方法：一種是使用化學(xué)交聯(lián)劑改性，如用金屬離子、甲醛、戊二醛、環(huán)氧化合物等作為交聯(lián)劑(CN?1213191C；CN?1481461A；CN?1100165C)；另一種是與其它合成材料(CN?1206393C)或天然高分子材料(CN?1584150A)的共混改性。在使用交聯(lián)劑方法進(jìn)行膠原蛋白的改性時(shí)，必須考慮交聯(lián)劑本身的毒性和不穩(wěn)定性，以及交聯(lián)反應(yīng)不易控制等缺陷；作為生物材料時(shí)有研究認(rèn)為甲醛、戊二醛等交聯(lián)改性的膠原組織工程材料會抑制細(xì)胞生長，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)甚至引起鈣化。而使用高分子與膠原共混改性紡絲的報(bào)道中，如膠原蛋白與聚乙烯醇(PVA)(CN?1492087A；CN1696362A)共混制備復(fù)合纖維，其實(shí)是以聚乙烯醇(本身就是可紡性很好的化纖原料)為主導(dǎo)、而膠原只在其中充當(dāng)添加劑的角色，這樣并沒有充分發(fā)揮膠原蛋白作為主體纖維的性能，并會限制其應(yīng)用。

本發(fā)明是以膠原蛋白為主，利用聚乙二醇(PEG)與膠原蛋白的氫鍵作用，二者共混紡制膠原蛋白基PEG復(fù)合纖維，既克服了單純膠原蛋白可紡性差的問題，而且由于PEG也具有優(yōu)良的生物學(xué)性質(zhì)，如親水性、組織相容性、無毒性等，所紡制的纖維復(fù)合材料也可作為手術(shù)縫合線、止血紗布等生物醫(yī)用材料。至目前為止，國內(nèi)外還未見有膠原蛋白-PEG復(fù)合纖維研究的文獻(xiàn)報(bào)道或專利。

此外，值得提到的是，皮革生產(chǎn)中不可避免地會產(chǎn)生大量的含鉻皮邊角料廢棄物——鉻革屑，大概占原料皮的30％左右，僅我國每年就產(chǎn)生100多萬噸鉻革渣廢棄物。因此，充分利用鉻革屑提取膠原蛋白，并經(jīng)PEG共混改性后，通過濕法紡制成服裝等織物用復(fù)合纖維，具有經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益相統(tǒng)一的特點(diǎn)。膠原蛋白基PEG復(fù)合纖維具有良好的吸濕性和著色性能，賦予織物天然的質(zhì)感和穿著舒適的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新型的膠原蛋白基聚乙二醇(PEG)復(fù)合纖維及其紡制工藝，所制得的復(fù)合纖維材料可用于服裝等織物材料和生物醫(yī)用材料。

本發(fā)明依據(jù)產(chǎn)品的最終用途，工藝中所用的膠原蛋白可以是從健康動(dòng)物的生皮和肌腱中提取，也可以從鉻革屑中提取。這兩種提取方法有差別，鉻革屑因?yàn)楹兄聘秣分七^程加入的三價(jià)鉻鹽，因此在提取膠原蛋白的同時(shí)要分離鉻(III)，使殘留鉻量在3ppm以下。然后對這些提取的膠原蛋白進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐舛日{(diào)節(jié)，混入PEG制備具有一定濃度和粘度的紡絲液，再經(jīng)濕法紡絲得到復(fù)合纖維，進(jìn)一步后處理以改善纖維的強(qiáng)度、溶脹性和吸水性等，最后得到具有一定機(jī)械強(qiáng)度的膠原蛋白基纖維材料。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種膠原蛋白基PEG復(fù)合纖維，其特征是：使用按干重計(jì)100份的膠原蛋白和5～30份的聚乙二醇(PEG)共混制備具有一定合適濃度和粘度的紡絲液，再經(jīng)濕法紡絲制備復(fù)合纖維，其中膠原蛋白和PEG都是經(jīng)水溶解得到的溶液。對于織物用的膠原蛋白基復(fù)合纖維，還需進(jìn)行縮醛化、拉伸、上油等后處理，以改善復(fù)合纖維的強(qiáng)度、溶脹性和吸水性等。

膠原蛋白是從鉻革屑中經(jīng)堿法或酶法提取，或者從健康動(dòng)物的生皮或跟腱中經(jīng)酶法提取得到的分子量分布在30～300kDa之間的蛋白質(zhì)。