[發明專利]一種瓜爾膠納米纖維的制備方法

有效

• 申請號: 202110320334.7
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113061997B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 管福成;張一航;郭靜;徐奕;張欣;張森
• 申請（專利權）人: 大連工業大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D1/02;D01D1/10;D01F9/00;D01F1/10
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李銀姬;李馨

本發明公開了一種瓜爾膠納米纖維的制備方法，包括將瓜爾膠紡絲原液通過靜電紡絲進行紡絲的步驟，所述瓜爾膠紡絲原液是將陽離子表面活性劑、瓜爾膠和水按重量比0.1～0.5：0.5～4：90～99混合而制備得到。本發明通過在瓜爾膠溶液中加入適量的陽離子表面活性劑，調控瓜爾膠溶液的表面張力、優化其鏈纏結程度和改善其構象，進而提高瓜爾膠靜電紡的可紡性。本發明還提供改進的無針靜電紡絲裝置，用該裝置能夠得到能夠提高瓜爾膠紡絲原液紡絲效率和紡絲質量。本發明的方法制備得到的瓜爾膠納米纖維的直徑在100納米以下、離散度相對較高而具有較高的強度和回彈性。

技術領域

本發明屬于天然高分子材料制備領域，涉及一種瓜爾膠納米纖維的制備方法。

背景技術

瓜爾膠，又名瓜爾豆膠，是由瓜爾豆提取的半乳甘露聚糖，具有良好的水溶性和生物相容性，一般作為增稠劑廣泛應用于紡織和制藥等工業。靜電紡瓜爾膠納米纖維可以應用于藥物緩釋控釋載體、組織工程支架、創傷輔料、香煙濾嘴、以及家用紡織品、溫敏型材料、智能材料等。

靜電紡絲是唯一能夠直接、連續制備聚合物納米纖維的方法，具有簡單而又靈活的特點，目前共有兩種靜電紡絲方法，分為有針靜電紡絲技術和無針靜電紡絲技術。有針靜電紡絲技術的核心是使帶電荷的高分子溶液或熔體在靜電場中流動與變形，然后通過針頭噴出，經溶劑蒸發或熔體冷卻而固化，從而得到了纖維狀物質。無針靜電紡絲技術核心是使自由液體表面在靜電場中直接形成噴射流，經溶劑蒸發或熔體冷卻后固化，從而得到了纖維狀物質。瓜爾膠自身因分子構象等原因使其鏈纏結程度不夠理想，同時其水溶液擁有較大表面張力，這就造成了瓜爾膠可紡性較差。現有的螺旋片類無針靜電紡絲裝置存在由于螺旋回轉結構必然會產生更多的非泰勒錐噴絲區域而紡絲量和紡絲效率較低，同時由于電場的邊緣效應而成絲品質低等缺點。

發明內容

鑒于現有技術中的上述問題，本發明的目的在于提供一種提高瓜爾膠靜電紡絲的可紡性，進而制備靜電紡絲瓜爾膠纖維的方法以及能夠提高紡絲效率和紡絲質量的新型無針靜電紡絲裝置。

本發明的目的是通過如下技術方案來實現的。

本發明提供一種瓜爾膠納米纖維的制備方法，該制備方法包括將瓜爾膠紡絲原液通過靜電紡絲進行紡絲的步驟，所述瓜爾膠紡絲原液是將陽離子表面活性劑、瓜爾膠和水按重量比0.1～0.5：0.5～4：90～99混合而制備得到。

在上述技術方案中，所述陽離子表面活性劑優選為季銨鹽型陽離子表面活性劑。

在上述技術方案中，所述陽離子表面活性劑為十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨、十六烷基二甲基乙基溴化銨、十八烷基二甲基芐基氯化銨中的一種或多種。

在上述技術方案中，所述瓜爾膠紡絲原液的制備方法為：將陽離子表面活性劑、瓜爾膠和水按重量比0.1～0.5：0.5～4：90～99混合，靜置20～60min，在20～50℃攪拌使瓜爾膠完全溶解，所得溶液進行脫泡處理，得所述瓜爾膠紡絲原液。其中，在攪拌溶解時，攪拌速度優選為50～300rpm，攪拌時間根據溶液的狀態而定，溶液中無瓜爾膠固體顆粒且溶液呈透明即可停止攪拌，攪拌時間一般為1～10h。

在上述技術方案中，所述脫泡處理的方法為，將瓜爾膠完全溶解后所得溶液在1000～7000r/min下離心10～60min。瓜爾膠為高分子聚合物，其分子量20萬Da以上，在攪拌溶解時溶液粘度比較高，容易產生小氣泡被包埋在溶液內部，影響紡絲效果，可以通過適當的離心速度以及溫度下進行離心等操作來進行脫泡處理，但脫泡處理方法并不限于離心，也可以采用本領域常用的其他的高分子溶液脫泡處理方法。