[發明專利]一種以硅藻為原料制備的再生生物質納米纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 201711304739.1
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN107881577A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 陳東進
• 申請（專利權）人: 東莞市聯洲知識產權運營管理有限公司
• 主分類號: D01F4/00
• 分類號: D01F4/00;D01F2/10;D01F9/04;D01F9/00;D01F1/10
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 連平

技術領域

本發明屬于紡織材料技術領域，具體涉及一種以硅藻為原料制備的再生生物質納米纖維及其制備方法。

背景技術

硅藻是能夠進行光合作用的微藻類真核生物，通常以單細胞形式存在，硅藻單細胞的尺寸介于5nm-5μm，硅藻的品種眾多，對環境的適應能力極強，對維持生態平衡有非常重要的作用，光合作用能力強，且硅藻來源廣泛，是海洋中生物成因二氧化硅的主要貢獻者。此外，硅藻具有微米到納米級多孔的細胞壁，具有高表面積，機械阻力，獨特的光學特性和生物相容性等優良性能，在生物醫學等領域具有良好的應用前景。

目前，硅藻在紡織領域的應用多以硅藻土或者硅藻泥的形式存在，硅藻土來源于硅藻土礦，是硅藻的遺骸經億萬年的沉淀形成，具有優異的微孔，吸附性能顯著，硅藻泥是將硅藻土作為主要原料，加入粘合物、顏料和光觸媒等助劑制備得到功能性更佳的復合材料。中國專利CN 104264366B公開的一種復合材料不織布及其制備方法，將聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇縮甲醛、聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二酯中的一種或者幾種組成的成纖維高聚物和潤濕劑、滲透劑、漂白劑、凈洗劑、乳化劑、分散劑、固色劑、熒光增白劑、還原劑以及增染劑中的一種或者幾種組成紡織助劑作為主要原料，將原料混合后加熱制成纖維，然后織造成不織布，在制備纖維的過程中加入焙燒和浸酸處理的硅藻土，或者將焙燒和浸酸處理的硅藻土以凝結、噴涂或者熱粘合的方式與纖維結合制備形成不織布。該面料將硅藻土加入到高分子纖維無紡布面料中，硅藻土中含有的功能性材料可通過孔道結構緩慢的釋放，在提供功能性的同時，提高了無紡布吸濕透氣保暖的問題。中國專利CN103966769B公開的一種光催化自潔凈納米纖維氈的制備方法，將納米二氧化鈦粉末、活性談百分、硅藻泥、稀土激活劑與聚酰胺/聚丙烯腈/聚酯/聚乳酸/聚乙烯醇/聚環氧乙烷/聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維酯粒料混合均勻后造粒得到光催化自潔凈母粒，再溶于甲酸/四氫呋喃/N-N-二甲基甲酰胺/二氯甲烷/三氯甲烷/乙醇/丙酮有機溶劑中形成紡絲液，經靜電紡絲和壓制形成光催化自潔凈納米纖維氈，該纖維氈中利用硅藻泥極強的吸附性能和離子交換性能，使納米纖維氈具有能緩慢持續釋放負氧離子，有效吸附和分解有害致癌物質，凈化空氣的功效。由上述現有技術可知，在纖維和面料中的應用多以硅藻土直接加入的方式賦予纖維和面料功能性，基于硅藻為原料在紡織領域的應用并不多見，忽略了硅藻本身的優勢，且硅藻土屬于遺傳資源，并非取之不竭，因此研究硅藻為原料制備的纖維或者面料具有很大的研究前景。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種以硅藻為原料制備的再生生物質納米纖維及其制備方法，該再生生物質納米纖維是通過生物培養將石墨烯滲透入硅藻的細胞內和/或者附著于硅藻細胞的表面，再加入到再生生物質溶液中形成紡絲液，最后經靜電紡絲制備得到。本發明制備的再生生物質納米纖維利用硅藻作為介質，在再生生物質納米纖維中添加石墨烯，提高了石墨烯在再生生物質溶液中的含量及分散性，且提高了纖維的機械性和功能性，綜合性能俱佳。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種以硅藻為原料制備的再生生物質納米纖維，所述以硅藻為原料制備的再生生物質納米纖維中含有硅藻、石墨烯和再生生物質，所述氧化石墨烯滲透入硅藻的細胞內和/或者附著于硅藻細胞的表面。

作為上述技術方案的優選，所述再生生物質包括再生蠶絲蛋白、再生纖維素、再生海藻或者再生殼聚糖中的一種或者幾種。

本發明還提供一種以硅藻為原料制備的再生生物質納米纖維的制備方法，包括以下步驟：

(1)將培養好的硅藻中加入紫外光滅菌過的石墨烯溶液，繼續培養10-20天，取出，離心，再加入水中分散，得到吸附石墨烯的硅藻溶液；

(2)將吸附氧化石墨烯的硅藻溶液加入到再生生物質溶液中，混合均勻，得到吸附石墨烯的硅藻改性再生生物質溶液；

(3)將吸附石墨烯的硅藻改性再生生物質溶液中加入助劑混合均勻形成紡絲液，經靜電紡絲，制備得到以硅藻為原料制備的再生生物質納米纖維。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(1)中，石墨烯溶液的濃度為0.1-1mg/mL。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(1)中，培養的溫度為20-22℃，氯化鎂的含量為3-4g/L，氯化鈣的含量為0.5-1.5g/L。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(1)中，離心的轉速為6000-8000r/min，時間為5-10min。