CN1710158A - 纤维素衍生物的纺丝原液及其制备与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维素衍生物的纺丝原液及其制备与应用,纺丝原液以CAB、CAP、HEC和HPC为原料,醋酸、甲酸等为溶剂,再加入了表面活性添加剂,充分搅拌、静置脱泡后制得,将该纺丝原液应用于静电纺丝,制得直径为200~1000nm的超细纤维,不仅具有吸附性、过滤强等特点,还具有良好的生物相容性和生物可降解性及优良的耐紫外光、耐寒等性质。本发明有效地解决了这类溶液的可纺性,缓解了静电纺丝过程中喷丝口堵塞的现象,减少了纤维“珠节”的形成,制得的超细纤维直径粗细均匀,提高了产品的质量,为纤维类产品添加了新的品种,同时,开辟了纤维素衍生物原料的新用途。
Description
技术领域
本发明涉及纤维素衍生物的纺丝原液及其制备与应用,特别涉及纤维素醚和酯的纺丝原液及其制备与应用,属于纺丝原液制备与应用技术领域。
背景技术
纤维素醚和酯都是天然高分子衍生物,具有良好的生物相容性和生物可降解性,同时具有优良的耐紫外光、耐寒、柔韧、透明和电绝缘等性质,因此,这类原料主要应用于涂料和皮革光亮剂及其它工业助剂等领域。目前,纤维素衍生物用于纺丝,特别是用静电纺丝方法制备超细纤维,除用醋酸纤维素酯、羧甲基纤维素钠和氰基纤维素为原料的有过报道外,其它的如有关醋酸丁酸纤维素酯(CAB)、醋酸丙酸纤维素(CAP)、羟乙基纤维素(HEC)和羟丙基纤维素(HPC)等纤维素衍生物用于制备超细纤维的技术,国内外至今仍未见有报道,这是由于材料本身特性决定的,因为,CAB、CAP等取代基类型比较多,取代基尺寸比较大,这些材料都是非纤维级的,通常纺丝成型比较困难,尤其是静电纺丝更为困难。静电纺丝方法是制备高分子超细纤维的直接而简单的方法,得到的纤维直径可低达纳米级,纤维具有极大的比表面积。但是,静电纺丝具有喷丝口易堵塞、得到的超细纤维经常会出现“珠节”,而且,同一种纺丝原液得到的纤维直径粗细不均等缺点,对纤维的纺丝成型及结构性能产生不利影响。因此,运用现有的静电纺丝方法,无法制得醋酸丁酸纤维素酯、醋酸丙酸纤维素等各种平滑且粗细均匀的纤维素醚和酯超细纤维。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足,提供一种含有纤维素衍生物原料的纺丝原液及其制备与应用的方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种纤维素衍生物的纺丝原液,含有原料和溶剂,所述的纺丝原液中还含有表面活性添加剂;所述的原料选自醋酸丁酸纤维素酯、醋酸丙酸纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素或者它们的组合;所述的溶剂为水、醋酸、甲酸、丙酸、丙酮、丁酮、戊酮、环己酮中的一种或它们的混合物。
所述的表面活性添加剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或它们的组合物。
本发明所述的一种纤维素衍生物的纺丝原液的制备方法是,先将粉体状原料、表面活性添加剂溶于溶剂中,原料含量为1.0~70wt%,表面活性添加剂含量为0.1~20wt%;再在20~80℃的温度条件下充分搅拌,静置脱泡后得到均匀的纺丝原液。
本发明所述的一种纤维素衍生物的纺丝原液的应用,其特征在于:所述的纺丝原液应用于静电纺丝,纺丝温度为15~100℃,高压电源的输出电压为3~50KV,接收屏与喷丝口之间的距离为5~35cm,制得直径为200~1000nm的纤维素醚和酯的超细纤维。
本发明的优点是:
1.本发明在制备纺丝的原液中加入了表面活性添加剂,有效地解决了CAB、CAP、HEC和HPC溶液的可纺性,缓解了静电纺丝过程中喷丝口堵塞的现象,减少了纤维“珠节”的形成,制得的超细纤维直径粗细均匀,提高了产品的质量。
2.用静电纺丝方法制得的CAB、CAP、HEC和HPC超细纤维无纺布,除了普通超细纤维无纺布所具有的强吸附性、强过滤性等外,还由于CAB、CAP、HEC和HPC本身的材料特性,产品具有良好的生物相容性和生物可降解性及优良的耐紫外光、耐寒等性质,能够满足一些特殊的应用要求,拓宽了超细纤维无纺布的应用领域。
3.利用CAB、CAP、HEC和HPC作为超细纤维的纺丝原液,填补了国内外无此产品的空白,开辟了这类纤维素衍生物原料的新用途,同时,为纤维类产品添加了新的品种。CAB、CAP、HEC和HPC粉体来源广泛,价格低廉,静电纺丝生产过程无污染,超细纤维无纺布产品用途广泛,因此,该项技术具有广阔的推广应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例中的纤维素衍生物的纺丝原液应用于静电纺丝,其纺丝装置的原理示意图。
其中:1是高压电源;2是原液容器;3是喷丝口;4是喷嘴;5是接收屏。
具体实施方式
实施例一:
以醋酸丁酸纤维素酯(CAB)为原料,先制备CAB纺丝原液,溶剂为醋酸和丙酮的混合溶剂,醋酸∶丙酮=1∶2(体积比),阳离子型表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),其中,CAB粉体含量为50wt%,CTAB表面活性剂添加量为1wt%,在25℃的温度条件下搅拌均匀,静置脱泡后得到均匀的CAB纺丝原液。
参见附图1,将制得的CAB纺丝原液注入原液容器2内,纺丝温度为25℃左右,高压电源1的输出电压为10KV,接收屏5与喷丝口3之间的距离为20cm,接收屏为铝箔。取下接收屏上收集到的CAB超细纤维,其直径为500±50nm,且平滑、粗细均匀。
实施例二:
以醋酸丙酸纤维素(CAP)为原料,先制备CAP纺丝原液,溶剂为丙酮,非离子型表面活性剂为聚乙二醇(PEG),其中,CAB粉体含量为40wt%,PEG聚合度为20000,添加量为2wt%,在50℃的温度条件下搅拌均匀,静置脱泡后得到均匀的CAP纺丝原液。
参见附图1,将制得的CAP纺丝原液注入原液容器2内,纺丝温度为80℃左右,高压电源1的输出电压为25KV,接收屏5与喷丝口3之间的距离为30cm,接收屏为铜网。取下接收屏上收集到的CAP超细纤维,其直径为600±50nm,且平滑、粗细均匀。
实施例三:
以羟乙基纤维素(HEC)为原料,先制备HEC纺丝原液,溶剂为水,阴离子型表面活性剂为十二烷基磺酸钠,其中HEC粉体含量为30wt%,表面活性剂添加量为2.5wt%,在30℃下在磁力搅拌机上搅拌均匀,静置脱泡后得到均匀的HEC纺丝原液。
参见附图1,将制得的HEC纺丝原液注入原液容器2内,纺丝温度为20℃左右,高压电源1的输出电压为30KV,接收屏5与喷丝口3之间的距离为10cm,接收屏为铜网。取下接收屏上收集到的HEC超细纤维,其直径为300±50nm,且平滑、粗细均匀。
实施例四:
以羟丙基纤维素(HPC)为原料,先制备HPC纺丝原液,溶剂为水,添加剂为两性表面活性剂磷脂酰胆碱,其中HPC粉体含量为15wt%,表面活性剂添加量为0.5wt%,25℃下在磁力搅拌机上搅拌均匀,静置脱泡后得到均匀的HPC纺丝原液。
参见附图1,将制得的HPC纺丝原液注入原液容器2内,纺丝温度为35℃左右,高压电源1的输出电压为40KV,接收屏5与喷丝口3之间的距离为35cm,接收屏为铜网。取下接收屏上收集到的HPC超细纤维,其直径为400±50nm,且平滑、粗细均匀。
按上述各实施例技术方案制得的CAB、CAP、HEC和HPC超细纤维可以作为医用材料,如伤口敷料、支架材料和药物缓释***等广泛应用。
Claims (4)
1、一种纤维素衍生物的纺丝原液,含有原料和溶剂,其特征在于:所述的纺丝原液中还含有表面活性添加剂;所述的原料选自醋酸丁酸纤维素酯、醋酸丙酸纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素或者它们的组合;所述的溶剂为水、醋酸、甲酸、丙酸、丙酮、丁酮、戊酮、环己酮中的一种或它们的混合物。
2、根据权利要求1所述的一种纤维素衍生物的纺丝原液,其特征在于:所述的表面活性添加剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或它们的组合物。
3、一种如权利要求1所述的纤维素衍生物的纺丝原液的制备方法,其特征在于:先将粉体状原料、表面活性添加剂溶于溶剂中,原料含量为1.0~70wt%,表面活性添加剂含量为0.1~20wt%;再在20~80℃的温度条件下充分搅拌,静置脱泡后得到均匀的纺丝原液。
4、一种如权利要求1所述的纤维素衍生物的纺丝原液的应用,其特征在于:所述的纺丝原液应用于静电纺丝,纺丝温度为15~100℃,高压电源的输出电压为3~50KV,接收屏与喷丝口之间的距离为5~35cm,制得直径为200~1000nm的纤维素醚和酯的纳米纤维。
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