[發明專利]一種親水性PHB纖維及其制備方法

無效

• 申請號: 201210061825.5
• 申請日: 2012-03-11
• 公開（公告）號: CN102560740A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 楊青芳;艾玉峰;董兆麟
• 申請（專利權）人: 楊青芳
• 主分類號: D01F8/14
• 分類號: D01F8/14;D01F8/10;D01F8/16
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于纖維制備技術領域，具體涉及一種親水性PHB纖維及其制備方法。

背景技術

PHB(聚β-羥基丁酸酯)是屬于PHA(聚羥基鏈烷基酯)中最典型的一種類型，PHA是一系列廣泛存在于許多微生物細胞中的天然高分子，種類繁多，性能各異，其結構式為，其中R為正烷基側鏈，范圍從甲基至壬基。其中，PHB是PHA中發現最早，研究最透徹的一種。

PHB是微生物在不平衡生長條件下儲存于細胞內的一種高分子聚合物，廣泛存在于自然界許多原核生物中。上式中R為CH₃時即表示PHB。早在1925年，PHB就首次被從微生物中分離出來。PHB不僅具有化學合成塑料相似的性質，而且還有合成塑料沒有的性質，如生物可降解性、生物相容性、壓電性、光學活性等特殊性質。其纖維制品可用作醫用材料(如傷口支撐材料、手術縫線、止血球、傷口敷料等)、衛生材料等，英國ICI公司經過多年的努力，率先于1982年采用真養產堿桿菌(A.eutrophus)小批量生產出了商品名為Biopol的生物可降解塑料。

PHB的相對分子量因菌種及合成條件而異，約10⁴～6×10⁶D，相應的聚合度n約700至12000。PHB呈-螺旋結構，熔點約170℃～180℃。研究表明，PHB有非常好的立構規整性，因而PHB是可結晶聚合物(結晶度80％)。PHB因高結晶性而呈脆性，拉伸性能差，同時它的熔化溫度(180℃)與分解溫度(200℃)接近，造成其加工成型困難。為了提高PHB的應用價值，人們不斷探索研究對于PHB的改性及其加工方法。目前人們已研究出采用合適的紡絲工藝，由PHB熔融紡絲可以獲得機械性能較好、具有應用可能的PHB纖維。如Gorgeyev?S.A.等人采用凍膠紡絲，則可獲得強度更高的PHB纖維。改變發酵條件可以生產出多種熔點低、質地柔軟的PHB共聚物，如日本Monsanto公司的生物聚酯Biopol。Biopol是3-羥基丁酸(HB)和3-羥基戊酸(HV)的無規共聚物(PHBV，含0～30％HV)。隨著HV含量的增加，共聚物的可加工性能變好，但其耐熱性變差，斷裂伸長增加。HV含量為5mol％～10mol％的Biopol可熔融加工成纖維。含8mol％HV的PHBV在160℃下熔融擠出，進入50℃熱水中固化成形后，經150℃預熱、在60℃下拉伸7倍和緊張熱定型處理，可以得到拉伸強度和結節強度均較高的纖維。日本東京大學土肥教授以4-羥基丁酸和丁酸為底物，經真養產堿菌發酵得到了4-羥基丁酸和3-羥基丙酸的共聚物，當4-羥基丁酸含量為5mol％時，該共聚物可熔融加工成纖維。用丁酸含量大于50mol％的聚3羥基丁酸-co-3-羥基己酸的無規共聚物制成的纖維和無紡布，可用作衛生巾和尿布底襯等。

PHB良好的生物可降解性、生物相容性、壓電性、光學活性等特殊性質，使其能夠廣泛應用于醫用領域，特別是作為組織工程用材料，但因其強的疏水性、脆性及較慢的降解速率，這些缺點和不足影響了其在組織工程中使用的適應性和可靠性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種親水性PHB纖維。該纖維采用PHB與親水性聚合物共混紡絲，克服了PHB的脆性，改善了PHB纖維親水性差、降解周期長的問題，同時增加了PHB纖維的韌性，拓寬了PHB的加工范圍。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種親水性PHB纖維，其特征在于，由以下質量百分含量的原料經混合紡絲制成：10％～20％親水性聚合物、0％～45％PLLA和40％～80％PHB；所述親水性聚合物為甲基丙烯酸共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚氧乙烯、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮。

上述的一種親水性PHB纖維，所述PLLA的粘均分子量為0.5×10⁵～5.5×10⁵，質量純度為99％以上。

上述的一種親水性PHB纖維，所述PHB的粘均分子量為1.5×10⁵～6.5×10⁵，質量純度為99％以上。

本發明還提供了上述親水性PHB纖維的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將親水性聚合物溶于有機溶劑中，攪拌使親水性聚合物完全溶解，得到溶液；所述有機溶劑為三氯乙烷、二氯乙烷、三氯甲烷、二氯甲烷或四氯化碳；所述溶液中親水性聚合物的濃度為5g/L～25g/L；