[發明專利]殼聚糖、聚乙烯醇與聚己內酰胺納米纖維膜的制備方法

有效

• 申請號: 201711104829.6
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107904782B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 鳳權;石建軍;魏安靜;李鑫;胡金燕;李偉剛
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: D04H1/4382
• 分類號: D04H1/4382;D01D13/00;D01D5/00
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 楊紅梅

本發明公開了一種功能性殼聚糖、聚乙烯醇與聚己內酰胺復合納米纖維膜的制備方法，涉及復合納米纖維膜領域，該制備方法包括如下步驟：先將殼聚糖、聚乙烯醇與聚己內酰胺進行切片干燥，然后將殼聚糖、聚乙烯醇溶解在乙酸中制備出殼聚糖和聚乙烯醇復合紡絲液；將聚乙烯醇、聚己內酰胺溶解在甲酸中制備出聚乙烯醇和聚己內酰胺復合紡絲液，最后將兩種復合紡絲液同時進行高壓靜電紡絲，接收復合纖維沉積物，得功能性殼聚糖、聚乙烯醇與聚己內酰胺復合納米纖維膜，制備的功能性殼聚糖、聚乙烯醇與聚己內酰胺復合納米纖維膜對重金屬具有良好的吸附作用，主要應用于大分子過濾、酶固定、金屬離子吸附等領域。

技術領域

本發明屬于功能高分子材料技術領域，涉及復合納米纖維膜領域，具體涉及一種功能性殼聚糖、聚乙烯醇與聚己內酰胺復合納米纖維膜的制備方法。

背景技術

隨著工業化的發展，金屬離子污染水源的問題日益嚴重，目前對除去水中重金屬離子的主要方法有：反滲透、離子交換、電化學沉降、氧化還原、生物處理及吸附技術，其中，吸附技術因易操作、高效、可重復利用、成本低而備受關注；由于納米纖維膜具有較高的比表面積，使纖維表面暴露出更多的功能基團，增加了纖維表面吸附位數量，而被廣泛的應用于重金屬離子的吸附中，同大多數吸附材料的原理相同，納米纖維膜對重金屬離子的吸附也是一種傳質過程，重金屬離子通過物理作用或化學反應，從液相轉移到纖維膜上，完成對重金屬離子的吸附作用，目前研究較多的納米纖維復合膜的基體材料主要有機納米纖維，如中國專利公布號CN105107012A公開了一種采用靜電紡絲技術，以聚己內酯和殼聚糖為基體制備的納米纖維膜，中國專利公布號CN103866487A公開了一種采用靜電紡絲技術制備的納米微晶纖維素/殼聚糖/聚乙烯醇復合納米纖維膜，有機-無機復合納米纖維、無機納米纖維。

靜電紡絲是指聚合物在加熱熔融或溶解狀態下，通過靜電場作用形成纖維的過程。靜電紡絲生產的納米纖維或納米纖維膜具有顯著特征如一個非常大的表面積，孔隙大小在納米范圍、獨特的物理特征靈活機動的物理/化學改性和功能化。納米纖維膜表現出的獨特的性質和多功能，使他們廣泛應用到過濾器、納米電子器件、光學器件、催化劑、纖維增強材料、分離膜、環境檢測及治理、能源轉換與存儲及生物醫學等領域。

殼聚糖(CS)，由于其包含氨基、羥基等官能團，被用作一種重要的重金屬基礎吸附劑，然而由于殼聚糖在酸性溶液中粘度較高、帶正電荷，以及分子內和分子間強化學鍵作用，致使其在靜電紡絲過程中難以自由移動，導致纖維不連續，含珠狀物，甚至紡絲斷裂。為此，人們曾將聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、纖維素、聚己酸內酯(PCL)、尼龍-6(聚酰胺-6)、聚乳酸(PLA)等聚合物與殼聚糖混紡，增強了紡絲的韌度和強度。

聚乙烯醇(PVA)作為一種半結晶的親水性化合物，聚乙烯醇具有良好的化學穩定性、可降解性和生物相容性。PVA分子中含有大量的羥基，羥基上的氧原子含有孤對電子，可以進入金屬離子空價電子軌道，通過軌道雜化形成配位鍵，進而形成金屬配合高分子，該性能通常被應用于廢水中金屬離子回收以及海水中鈾離子富集等。但它也有明顯的缺點，如吸濕性大，耐水性差，熱穩定性低等。

聚己內酰胺(PA6)具有很高的強度，化學性能穩定，易溶于甲酸，為靜電紡復合納米纖維提供了基本條件。另外，PA6分子主鏈上酰胺鍵具有電負性強的酰基，也可以為金屬離子配合提供共有電子對，PA6靜電紡納米纖維成纖較好，在水溶液中形態相對穩定。

發明內容

根據以上現有技術的不足，本發明所要解決的問題是提出一種功能性殼聚糖、聚乙烯醇與聚己內酰胺復合納米纖維膜的制備方法，目的是將殼聚糖、聚乙烯醇與聚己內酰胺的優點相結合，有效的改善殼聚糖的可紡性以及克服聚乙烯醇在水中的溶脹問題，使復合納米纖維膜具有良好的金屬離子吸附性能，為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種功能性殼聚糖、聚乙烯醇與聚己內酰胺復合納米纖維膜的制備方法，具體包括如下步驟：

1)原料制備：將CS、PVA及PA6固體切片進行真空干燥；