CN101502759B - 一种静电混纺尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种静电混纺尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜的方法，包括：(1)将体积比为9∶1六氟异丙醇和甲酸混合液放入反应容器内，超声波振荡30～60min后，于冰水中冷却；(2)将尼龙6和与壳聚糖粉末在搅拌下加入反应容器，继续搅拌至完全溶胀；(3)将反应容器置于水浴振荡器内，在回流冷凝下，缓慢加热至40～60℃，振荡至完全溶解；(4)用注射器抽取尼龙6/壳聚糖纺丝液，固定在静电纺丝装置上，调节纺丝参数进行电纺；(5)将收集到的膜干燥。该方法快速、简便、廉价、高效，适合分析用尼龙6纳米膜的批量制备；所制得的膜本身含有丰富的可反应亲水活性功能基团，具有应用其做后续相关实验分析的潜力。

Description

一种静电混纺尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜的方法

技术领域

本发明属静电纺纳米纤维膜制备领域，特别是涉及一种静电混纺尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜的方法。

背景技术

静电纺丝法是一种制备超细纤维的重要方法，它与传统的方法有着明显的不同，通过静电力作为牵引力，将聚合物溶液或熔体带上几千至几万伏高压静电，带电的聚合物液滴在电场力的作用下被拉伸。当电场力足够大时，聚合物液滴可克服表面张力形成喷射细流，细流在喷射过程中溶剂蒸发或固化，最终落在接收装置上，形成了类似无纺布状的纤维毡。用静电纺丝法制得的纤维比传统纺丝方法细得多，直径一般在数十纳米到数百纳米，最小直径可至1nm。

静电纺丝方法可以把50多种不同的聚合物，例如聚酯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚苯胺、聚丙烯腈等纺制成直径范围从小于几个纳米到超过1μm的超细纤维，所得到的静电纺丝纤维收集在负极板上沉积成非织造布。静电纺丝制备的尼龙6纳米纤维一方面可以制备高性能的锦纶纳米纤维，改善尼龙纤维的服用性能；另一方面将某些具有生物活性的天然高分子聚合物混掺如尼龙聚合物中混纺成的纤维能够兼具两者的优点，既有尼龙的韧性、耐磨性，又赋予了复合膜新的生物特性，在很多方面有着广泛应用。

壳聚糖(CS)是天然聚合物，分子中含有极强的反应性基团氨基与羟基，具有优良的耐溶剂性和耐碱性等优点。将其复合于各种材质的多孔膜上，能制成不同孔径的复合超滤膜。目前，壳聚糖聚合物大多用于制备渗透汽化(或叫渗透蒸发)复合膜，而用壳聚糖与合成高分子尼龙进行混纺，制作超滤复合膜尚未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种静电混纺尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜的方法，该方法快速、简便、廉价、高效，批量制备及规模化生产，为新型纳米生物活性材料的研发提供借鉴，所制得的膜本身含有丰富的可反应亲水活性功能基团，具有应用其做后续相关实验分析的潜力。

本发明的一种静电混纺尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜的方法，包括：

(1)将体积比为9∶1六氟异丙醇(1，1，1，3，3，3-hexafluoroisopropanol)和甲酸混合液放入反应容器内，超声波振荡30～60min后，于冰水中冷却；

(2)将与六氟异丙醇(HFIP)和甲酸混合液中的质量浓度是4-8％的尼龙6和与六氟异丙醇(HFIP)和甲酸混合液中的质量浓度是0-2％的壳聚糖粉末在搅拌条件下缓慢加入上述反应容器内，继续搅拌2～3h至完全溶胀；

(3)将反应容器置于水浴振荡器内，在回流冷凝下，缓慢加热至40～60℃，振荡15～30h至完全溶解，得尼龙6/壳聚糖纺丝液；

(4)用注射器抽取尼龙6/壳聚糖纺丝液，固定在静电纺丝装置上，调节纺丝参数进行电纺，喷出流速为0.5～2ml/h，静电压为10～18kv，得尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜；

(5)将收集到的膜室温下干燥12-18h，然后放入烘箱中90-120℃干燥4～6h，最后放入真空干燥器中60～70℃干燥24h，即得。

所述步骤(1)中六氟异丙醇(HFIP)的质量浓度为99％～100％，含水量小于0.1％。

所述步骤(4)中的注射器规格为5ml，针头内径约为0.4～0.7mm。

所述步骤(4)中的接收屏采用铝箔接地接收，针头与接收屏的距离为10～20cm。

所述步骤(4)中的尼龙6/壳聚糖纳米纤维膜的纤维直径范围为100～900nm，直径随着尼龙6/壳聚糖的质量分数增加而增大，质量分数一定时，随着壳聚糖含量的增大而减小。

该方法以尼龙6为主要纺丝材料，并掺入富含亲水性功能基团-OH、-NH₂的壳聚糖，通过调整溶剂及相关纺丝条件参数，成功的实现了混纺。

有益效果

(1)本发明方法操作简单，耗时较少，可获得直径和孔径在纳米级的膜材料，适用于规模化生产；

(2)本发明所使用的原材料廉价易得，所制得的膜本身含有丰富的可反应亲水活性功能基团，具有应用其做后续相关实验分析的潜力；

(3)采用混纺后的复合膜的亲水性大大增加。

附图说明

图1为固定尼龙6/壳聚糖质量比为80/20，纺丝电压为16kv，接收距离为15cm，喷射流速为1ml/h时，不同质量分数的尼龙6/壳聚糖静电纺丝所得的电镜照片；

图2为固定尼龙6/壳聚糖质量分数为6wt.％，纺丝电压为16kv，接收距离为15cm，喷射流速为1ml/h时，不同比例的的尼龙6/壳聚糖混合静电纺丝所得的电镜照片及所得到的纳米纤维的直径分布图；

图3为不同尼龙/壳聚糖混掺比例的电纺纤维膜的动态接触角图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

(1)将体积比为9∶1六氟异丙醇(1，1，1，3，3，3-hexafluoroisopropanol)和甲酸混合液放入反应容器内，超声波振荡30～60min后，于冰水中冷却；

2)将尼龙6和壳聚糖粉末在搅拌条件下缓慢加入上述反应容器内，继续搅拌2～3h至完全溶胀；其中，尼龙6在六氟异丙醇(1，1，1，3，3，3-hexafluoroisopropanol)和甲酸混合液中的浓度采用系列浓度，分别为4wt％、6wt％、和8wt％，壳聚糖在六氟异丙醇(1，1，1，3，3，3-hexafluoroisopropanol)和甲酸混合液中与尼龙6的质量比为20/80；

(3)将烧杯置于水浴振荡器内，在回流冷凝下，缓慢加热至60℃，振荡20h至完全溶解，得尼龙6/壳聚糖纺丝液；

(4)用5ml注射器(针头内径为0.4～0.7mm)抽取尼龙6/壳聚糖纺丝液，固定在静电纺丝装置上，固定静电压为16kv，接收距离为15cm，喷射流速为1ml/h，进行电纺，得到尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜；

(5)所述步骤(5)中的系列干燥方法是先将纺出的膜室温下干燥12h，然后放入烘箱中90℃干燥4～6h，最后放入真空干燥器中60～70℃干燥24h。

依照以上步骤所得到不同质量分数的尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜电镜照片如图1.

实施例2

按照实施例1的方法，固定尼龙6/壳聚糖质量分数为6wt.％，纺丝电压为16kv，接收距离为15cm，喷射流速为1ml/h时，通过改变不同比例的的尼龙6/壳聚糖混合，进行电纺，其它条件不变，得到的尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜的电镜照片及纤维直径分布如图2所示。将不同的尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜水平放置并固定在接触角测定仪的观察台上，用微量注射器滴一滴0.2ml蒸馏水在其表面上，利用JY-82型接触角测定仪自带的光学量角器快速测量出接触角如图3所示。

Claims (5)

1.一种静电混纺尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜的方法，包括：

(1)将体积比为9∶1六氟异丙醇和甲酸混合液放入反应容器内，超声波振荡30～60min后，于冰水中冷却；

(2)将尼龙6和壳聚糖粉末在搅拌条件下缓慢加入上述反应容器内，继续搅拌2～3h至完全溶胀；所述的尼龙6颗粒在六氟异丙醇和甲酸混合液中的质量浓度为4～8％，壳聚糖在六氟异丙醇和甲酸混合液中的质量浓度为2％；

(3)将反应容器置于水浴振荡器内，在回流冷凝下，缓慢加热至40～60℃，振荡15～30h至完全溶解，得尼龙6/壳聚糖纺丝液；

(4)用注射器抽取尼龙6/壳聚糖纺丝液，固定在静电纺丝装置上，调节纺丝参数进行电纺，喷出流速为0.5～2ml/h，静电压为10～18kv，得尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜；

(5)将收集到的膜室温下干燥12-18h，然后放入烘箱中90-120℃干燥4～6h，最后放入真空干燥器中60～70℃干燥24h，即得。

2.根据权利要求1所述的一种静电混纺尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜的方法，其特征在于：所述步骤(1)中六氟异丙醇的质量浓度为99％～100％，含水量小于0.1％。

3.根据权利要求1所述的一种静电混纺尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜的方法，其特征在于：所述步骤(4)中的注射器规格为5ml，针头内径约为0.4～0.7mm。

4.根据权利要求1所述的一种静电混纺尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜的方法，其特征在于：所述步骤(4)中的接收屏采用铝箔接地接收，针头与接收屏的距离为10～20cm。

5.根据权利要求1所述的一种静电混纺尼龙6/壳聚糖超细纳米纤维膜的方法，其特征在于：所述步骤(4)中的尼龙6/壳聚糖纳米纤维膜的纤维直径范围为100～900nm，直径随着尼龙6/壳聚糖的质量分数增加而增大，质量分数一定时，随着壳聚糖含量的增大而减小。

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