專利名稱：一種復(fù)合型納米級(jí)蠶絲纖維制品及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要由納米纖維構(gòu)成的無(wú)紡織物及其制備方法，尤其是一種以再生蠶絲纖維混合其它物質(zhì)構(gòu)成的納米級(jí)纖維無(wú)紡織物及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在蠶絲資源的再生開(kāi)發(fā)利用方面，國(guó)內(nèi)外的研究人員做了大量的研究工作，經(jīng)過(guò)再生加工的蠶絲產(chǎn)品在生物醫(yī)學(xué)、化妝品、食品等領(lǐng)域有了比較廣泛的應(yīng)用。蠶絲與人體具有良好的親和性，同時(shí)自身具有一定的抗菌作用，針對(duì)這種特性，人們?cè)诶媒z素蛋白制備生物醫(yī)用材料的研究方面已經(jīng)做了大量的工作，也取得了一些成果，如中國(guó)發(fā)明專利CN1118518C公開(kāi)了一種多孔絲素膜及其制備方法，采用再生絲素溶液成膜得到多孔材料，可以加工制成人工皮膚，其在促進(jìn)傷口愈合和細(xì)胞生長(zhǎng)方面具有良好的效果，但利用這種方法制備多孔膜材料，對(duì)孔隙的大小、形狀以及分布的控制比較困難，同時(shí)純多孔絲素膜的韌性也比較差，需要添加其它物質(zhì)以改善其力學(xué)性能。
隨著納米技術(shù)的發(fā)展，在后加工過(guò)程中，利用納米微粒對(duì)蠶絲纖維制品進(jìn)行功能性整理，以改善其抗菌性、保溫性等功能的研究也已逐步在國(guó)內(nèi)外展開(kāi)，這些研究都是以蠶絲為載體，利用其他納米材料而取得產(chǎn)品所需要的功能的。而靜電紡絲技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用，使我們有可能制備得到直徑在幾十到幾百納米范圍內(nèi)的纖維材料，由這類纖維制成的產(chǎn)品由于比表面積大、表面積體積比大，因此在很多方面的性能都會(huì)發(fā)生改變，如其表面吸附、吸收和過(guò)濾防護(hù)能力將有很大的增加。采用這種新型的加工方法制備生物醫(yī)用材料和功能防護(hù)材料的研究也受到了材料研究人員的重視。已經(jīng)成功地以絲素、膠原、明膠、甲殼質(zhì)以及各種合成高聚物如聚丙烯腈、聚氧乙烯等為原料，采用靜電紡絲的方法制備得到納米纖維氈。
然而，單純以絲素溶液通過(guò)靜電紡絲方法獲得蠶絲絲素纖維無(wú)紡織物，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，遇水會(huì)產(chǎn)生收縮，收縮率甚至?xí)竭_(dá)50％以上，因而其尺寸穩(wěn)定性差，難以滿足實(shí)際使用中對(duì)產(chǎn)品的性能和形態(tài)穩(wěn)定性的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種復(fù)合型納米級(jí)蠶絲纖維制品，使其具有納米纖維比表面積大的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，通過(guò)復(fù)合改善纖維微觀結(jié)構(gòu)，以獲得較好的尺寸穩(wěn)定性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這種蠶絲纖維制品的制備方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種復(fù)合型納米級(jí)蠶絲纖維制品，它是由納米級(jí)蠶絲絲素/尼龍6復(fù)合纖維構(gòu)成的無(wú)紡織物，所述復(fù)合纖維的直徑在50-300納米之間，蠶絲絲素與尼龍6的重量比在9∶1到1∶9之間。
上述復(fù)合型納米級(jí)蠶絲纖維制品的制備方法，先制備紡絲液，采用靜電紡絲方法獲得無(wú)紡織物，再進(jìn)行后處理，其中，所述紡絲液的制備包括，(1)將絲素纖維在溫度70-80℃的條件下溶解于摩爾比為1∶2∶8的氯化鈣/乙醇/水溶液中，然后將其在水中透析三至四天，過(guò)濾后得到絲素溶液，干燥成膜；將獲得的絲素膜溶解于濃度為88％-98％的甲酸中，得到重量百分比為6％-12％的再生絲素溶液；(2)將尼龍6切片溶解于濃度為88％-98％的甲酸中，得到重量百分比為10％-20％的尼龍6溶液；(3)將(1)和(2)獲得的溶液均勻混合，使得混合液中蠶絲絲素與尼龍6的重量比在9∶1到1∶9之間，即獲得所需紡絲液。
上述技術(shù)方案中，所述后處理為，將獲得的靜電紡無(wú)紡織物在張緊狀態(tài)下固定于試樣架上，使試樣在水中充分潤(rùn)濕，在60-80℃的條件下定型10-30分鐘。
上述技術(shù)方案中，所述絲素溶液的干燥成膜可以采用冷凍干燥；也可以在室溫下(25-30℃)自然干燥。
一般地，上述技術(shù)方案中，所述靜電紡絲的工藝條件是電壓15-25KV噴絲口到接收屏(導(dǎo)電性金屬網(wǎng))的距離10-20cm
溫度20-30℃，相對(duì)濕度50％-65％采用靜電紡絲的方法將上述紡絲液紡制成納米級(jí)絲素/尼龍6復(fù)合纖維，并使其無(wú)規(guī)地分布在一定目數(shù)的導(dǎo)電性金屬網(wǎng)上，得到復(fù)合型納米級(jí)蠶絲纖維構(gòu)成的無(wú)紡布狀多孔纖維膜，其復(fù)合纖維的直徑在50-300納米之間，平方米克重在1-100g/m2，斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率隨著混合比例的變化而改變，總體上隨著尼龍6含量的增加強(qiáng)度增加。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1.由于本發(fā)明采用絲素溶液與尼龍6的溶液混合構(gòu)成紡絲液，獲得了一種新的復(fù)合型納米級(jí)蠶絲纖維制品，改善了纖維的微觀結(jié)構(gòu)，使其具有良好的尺寸穩(wěn)定性，經(jīng)測(cè)試，水洗后的收縮率在5％-10％，與一般真絲織物的縮水率接近，因而能保證實(shí)際使用中對(duì)產(chǎn)品的性能和形態(tài)穩(wěn)定性的要求，可用作生物醫(yī)用材料、防護(hù)材料和過(guò)濾材料等。
2.本發(fā)明對(duì)獲得的制品進(jìn)行后處理，能進(jìn)一步提高其尺寸穩(wěn)定性。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一(1)將絲素纖維(脫膠后的蠶絲)在溫度70-80℃的條件下溶解于摩爾比為1∶2∶8的氯化鈣/乙醇/水溶液中，然后將其在水中透析三至四天，過(guò)濾后得到絲素溶液，冷凍干燥成膜；將獲得的絲素膜溶解于濃度為88％的甲酸中，過(guò)濾得到重量百分比為8％的再生絲素溶液；(2)將尼龍6切片溶解于濃度為88％的甲酸中，過(guò)濾得到重量百分比為11％的尼龍6溶液；(3)將(1)和(2)獲得的溶液按5∶5均勻混合，即獲得所需紡絲液。
將上述紡絲液，在電壓為18KV，噴絲口到接收屏(導(dǎo)電性金屬網(wǎng))的距離15cm，溫度25℃，相對(duì)濕度60％的條件下進(jìn)行靜電紡絲，得到直徑范圍為50-200納米的復(fù)合型納米級(jí)蠶絲纖維。上述納米級(jí)復(fù)合蠶絲纖維構(gòu)成的多孔纖維膜，當(dāng)平方米克重為1.5g/m2時(shí)，孔隙率為31.9％，平均孔徑為212.3±54.5nm。也就意味著該試樣可以阻擋直徑大于250nm的微粒和塵埃。經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕再在60℃下定型20min后，在水中洗滌10min，干燥后的縮水率為7.7％。
實(shí)施例二(1)將絲素纖維(脫膠后的蠶絲)在溫度75℃的條件下溶解于摩爾比為1∶2∶8的氯化鈣/乙醇/水溶液中，然后將其在水中透析四天，過(guò)濾后得到絲素溶液，25℃下干燥成膜；將獲得的絲素膜溶解于濃度為98％的甲酸中，過(guò)濾得到重量百分比為12％的再生絲素溶液；(2)將尼龍6切片溶解于濃度為98％的甲酸中，過(guò)濾得到重量百分比為15％的尼龍6溶液；(3)將(1)和(2)獲得的溶液按7∶3均勻混合，即獲得所需紡絲液。
將上述紡絲液，在電壓為22KV，噴絲口到接收屏(導(dǎo)電性金屬網(wǎng))的距離18cm，溫度25℃，相對(duì)濕度60％的條件下進(jìn)行靜電紡絲，得到直徑范圍為80-250納米的復(fù)合型納米級(jí)蠶絲纖維。上述納米級(jí)復(fù)合蠶絲纖維構(gòu)成的多孔纖維膜，當(dāng)平方米克重為3g/m2時(shí)，孔隙率為20.4％，平均孔徑為154.3±44.3nm。也就意味著該試樣可以阻擋直徑大于150nm左右的微粒和塵埃。經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕再在60℃下定型30min后，在水中洗滌10min，干燥后的縮水率為5.6％。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合型納米級(jí)蠶絲纖維制品，其特征在于它是由納米級(jí)蠶絲絲素/尼龍6復(fù)合纖維構(gòu)成的無(wú)紡織物，所述復(fù)合纖維的直徑在50-300納米之間，蠶絲絲素與尼龍6的重量比在9∶1到1∶9之間。
2.一種復(fù)合型納米級(jí)蠶絲纖維制品的制備方法，先制備紡絲液，采用靜電紡絲方法獲得無(wú)紡織物，再進(jìn)行后處理，其特征在于所述紡絲液的制備包括，(1)將絲素纖維在溫度70-80℃的條件下溶解于摩爾比為1∶2∶8的氯化鈣/乙醇/水溶液中，然后將其在水中透析三至四天，過(guò)濾后得到絲素溶液，干燥成膜；將獲得的絲素膜溶解于濃度為88％-98％的甲酸中，得到重量百分比為6％-12％的再生絲素溶液；(2)將尼龍6切片溶解于濃度為88％-98％的甲酸中，得到重量百分比為10％-20％的尼龍6溶液；(3)將(1)和(2)獲得的溶液均勻混合，使得混合液中蠶絲絲素與尼龍6的重量比在9∶1到1∶9之間，即獲得所需紡絲液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合型納米級(jí)蠶絲纖維制品的制備方法，其特征在于所述后處理為，將獲得的靜電紡無(wú)紡織物在張緊狀態(tài)下固定于試樣架上，使試樣在水中充分潤(rùn)濕，在60-80℃的條件下定型10-30分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合型納米級(jí)蠶絲纖維制品的制備方法，其特征在于所述絲素溶液的干燥成膜采用冷凍干燥。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合型納米級(jí)蠶絲纖維制品的制備方法，其特征在于所述絲素溶液的干燥成膜為在室溫下自然干燥。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合型納米級(jí)蠶絲纖維制品，是由納米級(jí)蠶絲絲素/尼龍6復(fù)合纖維構(gòu)成的無(wú)紡織物，復(fù)合纖維直徑50－300納米，蠶絲絲素與尼龍6的重量比在9∶1到1∶9之間。其制備方法，先制備紡絲液，采用靜電紡絲方法獲得無(wú)紡織物，再進(jìn)行后處理，其中，所述紡絲液的制備包括，(1)制備絲素溶液，干燥成膜；將獲得的絲素膜溶解于甲酸中，得到再生絲素溶液；(2)將尼龍6切片溶解于甲酸中，得到尼龍6溶液；(3)將(1)和(2)獲得的溶液均勻混合，獲得所需紡絲液。本發(fā)明通過(guò)復(fù)合的方法和產(chǎn)品的后處理改善了纖維的微觀結(jié)構(gòu)，獲得的制品具有良好的尺寸穩(wěn)定性能，保證實(shí)際使用中對(duì)產(chǎn)品的性能和形態(tài)穩(wěn)定性的要求，可用作生物醫(yī)用材料、防護(hù)材料和過(guò)濾材料等。
文檔編號(hào)D01D5/00GK1837435SQ200610038179
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2006年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月8日
發(fā)明者潘志娟, 孫道權(quán), 邱芯薇, 夏艷杰, 張林春 申請(qǐng)人:鑫緣繭絲綢集團(tuán)股份有限公司, 蘇州大學(xué)