[發明專利]一種海藻酸鈉/聚丙烯酸鈉/氧化石墨烯復合纖維及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211037595.9
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115341301A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 拜永孝;吳輝
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: D01F8/10
• 分類號: D01F8/10;D01F8/18;D01F1/10;D01F11/00;D01F11/06;A61L17/00
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 萬文廣

本發明涉及復合纖維的制備技術領域。更具體地說，本發明涉及一種海藻酸鈉/聚丙烯酸鈉/氧化石墨烯復合纖維及其制備方法和應用。一種海藻酸鈉/聚丙烯酸鈉/氧化石墨烯復合纖維的制備方法，包括以下步驟：將聚丙烯酸鈉粉末和氧化石墨烯水分散液加入到海藻酸鈉水溶液中，然后進行充分的攪拌與混合，制得紡絲原液，再將紡絲原液依次經過脫泡、擠出、凝固、拉伸處理后，得到初生態復合纖維，再將初生態復合纖維放入戊二醛溶液中浸漬交聯，得到海藻酸鈉/聚丙烯酸鈉/氧化石墨烯復合纖維。

技術領域

本發明涉及復合纖維的制備技術領域。更具體地說，本發明涉及一種海藻酸鈉/聚丙烯酸鈉/氧化石墨烯復合纖維及其制備方法和應用。

背景技術

由于石油原料的緊缺和環境污染的問題，可再生資源的可持續性和高性能的替代品是迫切需要的。海藻酸鈉是天然高分子材料，具有來源廣泛、可降解性、生物相容性好等優點。但是海藻酸鈉纖維比較硬脆，力學性能較低，抗菌性差，極大程度地限制了海藻酸鈉纖維的應用。聚丙烯酸鈉是一種新型功能高分子材料和重要化工產品，具有溶于水、可降解性、生物相容性好等優點。石墨烯作為一種最薄最輕的小分子材料，是一種常見的高分子增強劑，常用于優化高分子材料的力學性能。但是石墨烯特殊的分子結構導致其分散性很差，這一缺陷導致石墨烯無法應用于海藻酸鈉的濕法紡絲制備。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術的上述不足，提出一種強度高、抗菌性能好、吸水性好、生物相容性好和可降解性好的海藻酸鈉/聚丙烯酸鈉/氧化石墨烯復合纖維及其制備方法和應用。以海藻酸鈉和聚丙烯酸鈉為原料制備復合纖維，不僅拓寬了纖維原料的來源，而且由此獲得的纖維生物可降解，避免了給環境帶來的危害,是一種綠色環保纖維，符合現代社會的發展潮流。

一種海藻酸鈉/聚丙烯酸鈉/氧化石墨烯復合纖維的制備方法，包括以下步驟：

將聚丙烯酸鈉粉末和氧化石墨烯水分散液加入到海藻酸鈉水分散液中，然后進行充分的攪拌與混合，制得紡絲原液，再將紡絲原液依次經過脫泡、擠出、凝固、拉伸處理后，得到初生纖維，再將初生纖維放入戊二醛溶液中浸漬交聯，得到海藻酸鈉/聚丙烯酸鈉/氧化石墨烯復合纖維。

優選的，所述海藻酸鈉水分散液中海藻酸鈉的質量含量為3.0wt％～5.0wt％；所述海藻酸鈉/聚丙烯酸鈉水分散液中聚丙烯酸鈉的質量含量為0.05wt％～1.50wt％；所述氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯與海藻酸鈉的質量比例為0.001～0.100:1，氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的濃度為4mg/mL～10mg/mL；

優選的，紡絲原液采用如下步驟制備：將海藻酸鈉加入水中攪拌4～8h，再加入聚丙烯酸鈉粉末攪拌1～2h，最后加入氧化石墨烯水分散液攪拌2～3h，其中，攪拌的溫度條件均為0～40℃，即可制得紡絲原液。

優選的，凝固處理在氯化鈣水溶液中進行，凝固的溫度條件為20～60℃。

優選的，拉伸處理的溫度條件為30℃～80℃，拉伸處理的拉升倍率為1.5～3.5倍。

優選的，戊二醛溶液的pH值為1.0～6.5，戊二醛溶液中戊二醛的質量含量為1wt％～2.5wt％。

優選的，浸漬的溫度為0～70℃、時間為2～48h。

一種海藻酸鈉/聚丙烯酸鈉/氧化石墨烯復合纖維，利用上述的制備方法制備而成。

海藻酸鈉/聚丙烯酸鈉/氧化石墨烯復合纖維在制備手術縫合線中的應用。

本發明包括以下有益效果：

(1)本發明通過濕法紡絲制備得到的海藻酸鈉/聚丙烯酸鈉/氧化石墨烯復合纖維相較于純海藻酸鈉纖維力學性能有明顯的提升。

(2)在酸性條件下，戊二醛與海藻酸鈉的羥基以及氧化石墨烯的羥基反應生成半縮醛，半縮醛繼續與羥基發生反應生成縮醛，進一步提高復合纖維的力學性能。