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纳米纤维的制备方法

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纳米纤维的制备方法

发布日期:2019-07-01 作者: 点击:

本发明属于纳米纤维材料领域,特别涉及一种抗菌纳米纤维及其制备方法。


背景技术:

现有技术中,制备抗菌纳米纤维不仅要求其具有良好的抗菌性能,还要求其具有良好的抗菌持久性,一般常用的方法是将抗菌剂与聚合物共同进行纺丝,但是,一般常用的抗菌剂为无机材料,容易出现团聚、分散性差的问题,影响纤维的力学性能,且纤维直径较大;此外,无机粒子与聚合物是混合在一起,导致纤维的抗菌持久性受到一定影响;上述两点会限制纤维材料在含有病菌的极细材料的应用,也限制了这种材料在医学方面的应用。而静电纺丝工艺由于其设备简单,工艺可控,纺丝纤维直径较细等优点,受到了广泛关注,但现有静电纺丝工艺采用的电源为直流电。


技术实现要素:

针对上述问题,本发明提供一种纳米纤维及其制备方法,该方法工艺设备简单,纤维直径较细,纳米纤维抗菌性能较好,且水洗30次后仍具有较好的抗菌性。
本发明的抗菌纳米纤维,由壳聚糖、蚕丝蛋白、大豆蛋白、聚乳酸、纳米级二氧化钛、溶剂、偶联剂通过静电纺丝工艺制备得到,其中各组分的质量份数为:壳聚糖50-60、蚕丝蛋白40-50、大豆蛋白27-39、聚乳酸20-40、纳米级二氧化钛15-25、溶剂200-300、偶联剂10-25。
偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂,所述的硅烷偶联剂包括KH550、KH560,纳米纤维直径为130-320nm,静电纺丝工艺所用的电源为交流电。
本发明还涉及上述纳米纤维的制备方法,包括以下步骤,
(1)偶联剂与纳米级二氧化钛在一定溶剂存在下于50-60℃均匀混合;
(2)将壳聚糖加入到甲酸溶液中,室温下搅拌混合均匀,然后加入蚕丝蛋白、大豆蛋白溶液,搅拌均匀;
(3)将聚乳酸加入步骤(2)溶液中,混合均匀,然后将其与步骤(1)溶液在一定温度下混合均匀;
(4)将所得溶液通过注射器使纺丝溶液从喷丝口喷出,在收集板上收集获得纳米纤维。
纺丝工艺参数:交流电压为10-20kV,喷丝口到收集板的距离为15-30cm。
本发明使用的纺丝工艺简单,所用的电源为交流电,比采用直流电源的工艺获得纤维直径小的多,可达130-320nm;由于采用偶联剂对纳米二氧化钛进行预处理,避免了无机粒子间的团聚,有助于提高其分散性;此外,纺丝所用的聚合物中含有壳聚糖和蚕丝蛋白、大豆蛋白,一方面偶联剂可以与纳米二氧化钛结合,另一方面,偶联剂上存在的基团可以与壳聚糖、蚕丝蛋白、大豆蛋白中的官能团结合,从而可以提高纤维的抗菌持久性。本发明制备得到的抗菌纳米纤维力学性能良好,抗菌性能较好,能够达到97%以上,且水洗30次后仍具有较好的抗菌性,抗菌率仍可达90%以上。
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
一种纳米纤维的制备方法,包括以下步骤,
(1)偶联剂KH560与纳米级二氧化钛在一定溶剂二甲基甲酰胺存在下于50℃均匀混合;
(2)将壳聚糖加入到甲酸溶液中,室温下搅拌混合均匀,然后加入蚕丝蛋白、大豆蛋白溶液,搅拌均匀;
(3)将聚乳酸加入步骤(2)溶液中,混合均匀,然后将其与步骤(1)溶液在60℃下混合均匀;
(4)将所得溶液通过注射器使纺丝溶液从喷丝口喷出,在收集板上收集获得纳米纤维。
纺丝工艺参数:交流电压为10kV,喷丝口到收集板的距离为15cm。
各组分的质量份数为:壳聚糖50、蚕丝蛋白40、大豆蛋白27、聚乳酸20、纳米级二氧化钛15、二甲基甲酰胺200、偶联剂KH560 13。纳米纤维平均直径为310nm。
实施例2
一种纳米纤维的制备方法,包括以下步骤,
(1)偶联剂KH560与纳米级二氧化钛在一定溶剂二甲基甲酰胺存在下于60℃均匀混合;
(2)将壳聚糖加入到甲酸溶液中,室温下搅拌混合均匀,然后加入蚕丝蛋白、大豆蛋白溶液,搅拌均匀;
(3)将聚乳酸加入步骤(2)溶液中,混合均匀,然后将其与步骤(1)溶液在60℃下混合均匀;
(4)将所得溶液通过注射器使纺丝溶液从喷丝口喷出,在收集板上收集获得纳米纤维。
纺丝工艺参数:交流电压为15kV,喷丝口到收集板的距离为20cm。
各组分的质量份数为:壳聚糖60、蚕丝蛋白50、大豆蛋白39、聚乳酸40、纳米级二氧化钛25、二甲基甲酰胺250、偶联剂KH560 18。纳米纤维平均直径为242nm。
实施例3
一种纳米纤维的制备方法,包括以下步骤,
(1)偶联剂KH560与纳米级二氧化钛在一定溶剂二甲基甲酰胺存在下于65℃均匀混合;
(2)将壳聚糖加入到甲酸溶液中,室温下搅拌混合均匀,然后加入蚕丝蛋白、大豆蛋白溶液,搅拌均匀;
(3)将聚乳酸加入步骤(2)溶液中,混合均匀,然后将其与步骤(1)溶液在65℃下混合均匀;
(4)将所得溶液通过注射器使纺丝溶液从喷丝口喷出,在

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