[發明專利]一種生物基可降解聚合物超細纖維的制備方法

有效

• 申請號: 202010074325.X
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111206301B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 趙黎明;陳濤;王樂軍;鐘郭程;張媛婷
• 申請（專利權）人: 華東理工大學;恒天纖維集團有限公司
• 主分類號: D01F8/14
• 分類號: D01F8/14;D01F8/12;D01F1/10
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

本發明涉及一種生物基可降解聚合物超細纖維的制備方法，包括以下步驟：將聚乳酸和聚丁內酰胺的共聚物或共混物溶解在溶劑中，加入電解質，室溫條件下攪拌至混合溶液均勻透明，靜置脫除氣泡得到均一的紡絲原液；所述的紡絲原液經過溶液高壓靜電紡絲法得到生物基可降解聚合物超細纖維。與現有技術相比，本發明具有制備方法簡便可控、得到的纖維強度和韌性高等優點。

技術領域

本發明涉及材料領域，尤其是涉及一種生物基可降解聚合物超細纖維的制備方法。

背景技術

聚乳酸是一種生物基可降解脂肪族聚酯，具有生物相容性，可完全生物降解，是一種綠色、環保的生物基材料。通過靜電紡絲技術制備的聚乳酸纖維可應用于藥物緩釋、組織工程支架以及過濾材料等領域。但聚乳酸脆性較大、親水性和耐熱性較差等問題限制了其在更多領域的應用。通過與其它聚合物共聚、共混是改善聚乳酸力學性能的較常見也較易實現的方法。聚酰胺是一種應用較為廣泛的工程塑料，因韌性好，耐熱性好，化學穩定性較好，可用于改善聚乳酸的力學性能。目前用于改性聚乳酸的聚酰胺主要有聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺11等，但少見利用二者共聚、共混物制備靜電紡絲纖維。此外，盡管聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺11等已可通過生物基原料制備，但仍不可降解，與聚乳酸共聚、共混后削弱了聚乳酸可降解的優勢，并帶來環境問題。賈清秀等人(高分子材料科學與工程，2019，35(3)：53)制備了一種載銀型生物基聚酰胺/聚乳酸纖維膜，并評價了其抗菌性能。所使用的衣康酸－癸二胺－丁二胺的三元共聚酰胺雖然來源于生物基，但未能證明其可降解性。

聚丁內酰胺(又稱聚酰胺4、尼龍4、聚2-吡咯烷酮)原料來自生物質發酵而來的γ-氨基丁酸，是一種生物基聚酰胺，已證實可在堆肥、活性淤泥、海水及體內降解，是目前已知的唯一可降解的生物基聚酰胺，具有熔點高、親水、彈性和柔韌性好的優點。中國專利CN104693794A對聚乳酸與聚丁內酰胺進行了熔融共混、擠出造粒，并通過聚乳酸接枝馬來酸酐提高了共混物的相容性。中國專利CN104877130A介紹了一種聚乳酸-γ-氨基丁酸共聚材料的合成方法，所得共聚物具有良好的柔韌性和生物降解性。

具有核殼結構的纖維因內外層富集有不同的組分，在兼具不同材料優良性質的同時，還彌補單種材料本身的性能缺陷，性能更加優越；目前制備核殼結構的纖維常見方法有同軸靜電紡絲法、乳液靜電紡絲法和后處理法，但因核層與殼層使用溶劑不同而存在纖維連續性差、產率低、制備過程不穩定的缺陷。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的生產過程復雜、纖維連續性差、產率低、制備過程不穩定的缺陷而提供一種生物基可降解聚合物超細纖維的制備方法；尤其是一種具有核殼結構的超細纖維的制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種生物基可降解聚合物超細纖維的制備方法，包括以下步驟：

將聚乳酸和聚丁內酰胺的共聚物或共混物溶解在溶劑中，加入電解質，室溫條件下攪拌至混合溶液均勻透明，靜置脫除氣泡得到均一的紡絲原液；

所述的紡絲原液經過溶液高壓靜電紡絲法得到生物基可降解聚合物超細纖維。

本發明利用相分離聚合物的均一溶液通過溶液高壓靜電紡絲制備得到具有核殼結構的超細纖維，其內層富集聚丁內酰胺，外層富集聚乳酸，使纖維能夠在具備較高強度的同時具有更好的韌性，力學性能更加優異；溶液高壓靜電紡絲過程中采用單噴頭，無需使用結構復雜的同軸噴頭，對溶液噴射紡絲裝置的要求低，容易實現；制備過程中無需使用不同溶劑，制備過程更加簡便；并且核殼結構均采用同一溶劑，得到的超細纖維連續性好；通過聚乳酸和聚丁內酰胺聚合改善了聚乳酸纖維的力學性能，提高熱穩定性。

所述的溶液高壓靜電紡絲法對應的直流電壓為15～35kV，單孔噴絲頭的溶液流速為0.5～20mL/h。

所述的噴絲頭與收集所述生物基可降解聚合物超細纖維的收集裝置距離為10～20cm。