一種醋酸纖維素靜電紡絲溶液的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種醋酸纖維素靜電紡絲溶液的制備方法，其包括步驟：以質(zhì)量為單位，將6～9份丙酮、1～3份二甲基乙酰胺及0.5～2份水為原料，混合后配置成溶劑；將醋酸纖維素顆粒及硝酸銀晶體加入至上述溶劑，以每分鐘升高2～5℃的加熱速度緩慢加熱至于60～80℃，攪拌60～120分鐘使醋酸纖維素顆粒充分溶解，得到含有1wt％～3wt％硝酸銀的復(fù)合醋酸纖維素溶液；將復(fù)合醋酸纖維素溶液冷卻后，添加復(fù)合醋酸纖維素溶液質(zhì)量1wt％～3wt％的碳酸氫氨，然后置于40℃的水浴中，機(jī)械攪拌進(jìn)行膨化處理，即制備得到醋酸纖維素靜電紡絲溶液。本發(fā)明主要通過(guò)確定靜電紡絲溶液中水及硝酸銀最佳含量，使靜電紡絲溶液可以穩(wěn)定的制備出就抗菌功能的納米纖維素，操作簡(jiǎn)單、成本低廉。
【專利說(shuō)明】一種醋酸纖維素靜電紡絲溶液的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及靜電絲紡【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種醋酸纖維素靜電紡絲溶液的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]醋酸纖維素(Cellulose Acetate，簡(jiǎn)寫為CA，或稱為乙酸纖維素，纖維素乙酸酯)是纖維素的乙酸酯，首次制備于1865年，以醋酸或醋酐在催化劑作用下進(jìn)行酯化，而得到的一種熱塑性樹脂。醋酸纖維素用于照相膠片的片基，是某些黏合劑的組份之一，也用作合成纖維。醋酸纖維素具有原料來(lái)源豐富、易溶易熔、安全溫和生物相容性好等特點(diǎn)，是目前制備納米纖維的常用原料。
[0003]靜電紡絲就是高分子流體靜電霧化的特殊形式，此時(shí)霧化分裂出的物質(zhì)不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以運(yùn)行相當(dāng)長(zhǎng)的距離，最終固化成纖維。通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維材料是近十幾年來(lái)世界材料科學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】的最重要的學(xué)術(shù)與技術(shù)活動(dòng)之一。靜電紡絲并以其制造裝置簡(jiǎn)單、紡絲成本低廉、可紡物質(zhì)種類繁多、工藝可控等優(yōu)點(diǎn)，已成為有效制備納米纖維材料的主要途徑之一。
[0004]傳統(tǒng)的具有噴嘴的靜電紡絲技術(shù)中使用的紡絲溶液的缺點(diǎn)是，紡絲溶液的粘度、表面張力和導(dǎo)電率對(duì)靜電紡絲纖維的直徑大小及紡絲能否順利進(jìn)行有關(guān)鍵的影響(比如當(dāng)紡絲溶液粘度較高時(shí)，需要較高的靜電紡絲電壓才能實(shí)現(xiàn)紡絲)，因此配置恰當(dāng)?shù)撵o電紡絲溶液是制備靜電紡絲纖維的前提條件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中靜電紡絲纖維的直徑受紡絲溶液影響較大而不可控的缺陷，本發(fā)明提出一種操作簡(jiǎn)單、能更好控制紡絲纖維直徑的醋酸纖維素靜電紡絲溶液的制備方法。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種醋酸纖維素靜電紡絲溶液的制備方法，其包括步驟:
[0007]以質(zhì)量為單位，將6?9份丙酮、1?3份二甲基乙酰胺及0.5?2份水為原料，混合后配置成溶劑；
[0008]將醋酸纖維素顆粒及硝酸銀晶體加入至上述溶劑，以每分鐘升高2?5°C的加熱速度緩慢加熱至于60?80°C，攪拌60?120分鐘使醋酸纖維素顆粒充分溶解，得到含有l(wèi)wt%?3丨纟％硝酸銀的復(fù)合醋酸纖維素溶液；
[0009]將復(fù)合醋酸纖維素溶液冷卻后，添加復(fù)合醋酸纖維素溶液質(zhì)量lwt%?3?〖％的碳酸氫氨，然后置于40°C的水浴中，機(jī)械攪拌進(jìn)行膨化處理，即制備得到醋酸纖維素靜電紡絲溶液。
[0010]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，以質(zhì)量為單位，將8份丙酮、2份二甲基乙酰胺及1份水為原料，混合后配置成溶劑。
[0011]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，膨化處理后使復(fù)合醋酸纖維素溶液的體積膨化1?2倍。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0013]本發(fā)明主要通過(guò)確定靜電紡絲溶液中水及硝酸銀最佳含量，使靜電紡絲溶液可以穩(wěn)定的制備出就抗菌功能的納米纖維素，操作簡(jiǎn)單、成本低廉。利用本申請(qǐng)靜電紡絲溶液制得的納米纖維在抗菌產(chǎn)品、醫(yī)療及保健等產(chǎn)品上有較佳的應(yīng)用前景。

【具體實(shí)施方式】
[0014]本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N操作簡(jiǎn)單、能更好控制紡絲纖維直徑的醋酸纖維素靜電紡絲溶液的制備方法，包括步驟:
[0015]首先，以質(zhì)量為單位，將6?9份丙酮、1?3份二甲基乙酰胺及0.5?2份水為原料，混合后配置成溶劑。
[0016]其次，將平均分子量為50000的醋酸纖維素顆粒及硝酸銀晶體加入至上述溶劑，以每分鐘升高2?5°C的加熱速度緩慢加熱至于60?80°C，攪拌60?120分鐘使醋酸纖維素顆粒充分溶解，得到含有l(wèi)wt%?3?丨％硝酸銀的復(fù)合醋酸纖維素溶液，其中醋酸纖維素在溶液中濃度為5wt%? 12wt%。
[0017]再次，將復(fù)合醋酸纖維素溶液冷卻后添加復(fù)合醋酸纖維素溶液質(zhì)量lwt%?3wt%的碳酸氫氨作為膨化劑，將得到的復(fù)合醋酸纖維素溶液置于40°C的水浴中，機(jī)械攪拌適當(dāng)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行膨化處理，使復(fù)合醋酸纖維素溶液的體積膨化1?2倍，即得本申請(qǐng)的醋酸纖維素靜電紡絲溶液。
[0018]實(shí)施例1
[0019]以質(zhì)量為單位，將6份丙酮、1份二甲基乙酰胺及0.5份水為原料，混合后配置成溶齊[J，加入醋酸纖維素顆粒及硝酸銀晶體后，以4°C的加熱速度緩慢加熱至于60°C，攪拌120分鐘使醋酸纖維素顆粒充分溶解，得到含有硝酸銀的復(fù)合醋酸纖維素溶液，再加入lwt%的碳酸氫氨攪拌將容易膨化1倍。醋酸纖維素在溶液中濃度為10wt%。
[0020]將上述溶液以紡絲速度以0.6ml/h、電壓15kV進(jìn)行靜電紡絲，紡絲溶液形成的射流穩(wěn)定性一般，在電場(chǎng)力作用下，有極少數(shù)液滴未經(jīng)充分拉伸直接甩出而難以形成靜電紡絲纖維。 申請(qǐng)人:認(rèn)為是硝酸銀在復(fù)合醋酸纖維素溶液中的溶解度不好，在復(fù)合醋酸纖維素溶液在分散不均勻，導(dǎo)致靜電紡絲過(guò)程中溶液所形成的射流電荷分布不均勻而紡絲穩(wěn)定性一般。
[0021]將得到的靜電紡絲纖維在溫度60°C、真空條件下干燥，將干燥后的靜電紡絲纖維在紫外光下照射4?8小時(shí)，通過(guò)紫外還原技術(shù)將銀離子還原為銀納米顆粒(AgNPs)，使制備的納米纖維具備抗菌功能。銀納米顆粒在納米纖維上的分散性一般，粒徑較大。最后測(cè)試所得到的納米纖維的平均直徑約為695nm。
[0022]實(shí)施例2
[0023]以質(zhì)量為單位，將9份丙酮、3份二甲基乙酰胺及2份水為原料，混合后配置成溶齊[J，加入醋酸纖維素顆粒及硝酸銀晶體后，以2°C的加熱速度緩慢加熱至于80°C，攪拌100分鐘使醋酸纖維素顆粒充分溶解，得到含有3wt%硝酸銀的復(fù)合醋酸纖維素溶液，再加入2wt%的碳酸氫氨攪拌將容易膨化1.5倍。醋酸纖維素在溶液中濃度為10wt%。
[0024]將上述溶液以紡絲速度以0.6ml/h、電壓15kV進(jìn)行靜電紡絲，紡絲溶液形成的射流穩(wěn)定性較佳，不會(huì)再出現(xiàn)上述實(shí)施例1中存在有極少數(shù)液滴未經(jīng)充分拉伸直接甩出而難以形成靜電紡絲纖維的現(xiàn)象。 申請(qǐng)人:認(rèn)為，這是由于水是硝酸銀的良溶劑，實(shí)施例2通過(guò)增加了水的含量，從而使復(fù)合纖維素溶液的沉積速率提高。但是，過(guò)量的水將會(huì)降低了溶劑的溶解性，且溶劑揮發(fā)較快，復(fù)合醋酸纖維素溶液易在靜電紡絲設(shè)備的噴頭固化并堵塞噴頭。
[0025]將得到的靜電紡絲纖維在溫度60°C、真空條件下干燥，將干燥后的靜電紡絲纖維在紫外光下照射4?8小時(shí)，通過(guò)紫外還原技術(shù)將銀離子還原為銀納米顆粒(AgNPs)，使制備的納米纖維具備抗菌功能。銀納米顆粒在納米纖維上的分散性集中，粒徑分布變窄，較實(shí)施例1得到改善。
[0026]由于復(fù)合醋酸纖維素溶液中硝酸銀的含量較實(shí)施例1增加，最后所得納米纖維的平均直徑較實(shí)施例1減小，約為217nm。
[0027]實(shí)施例3
[0028]以質(zhì)量為單位，將8份丙酮、2份二甲基乙酰胺及1份水為原料，混合后配置成溶齊U，加入醋酸纖維素顆粒及硝酸銀晶體后，以5°c的加熱速度緩慢加熱至于80°C，攪拌60分鐘使醋酸纖維素顆粒充分溶解，得到含有2wt%硝酸銀的復(fù)合醋酸纖維素溶液，再加入3wt%的碳酸氫氨攪拌將容易膨化2倍。醋酸纖維素在溶液中濃度為10wt%。
[0029]將上述溶液以紡絲速度以0.6ml/h、電壓15kV進(jìn)行靜電紡絲，紡絲溶液形成的射流穩(wěn)定性最佳，既不會(huì)再出現(xiàn)上述實(shí)施例1中存在有極少數(shù)液滴未經(jīng)充分拉伸直接甩出而難以形成靜電紡絲纖維的現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)實(shí)施例2容易堵塞噴頭的現(xiàn)象。 申請(qǐng)人:認(rèn)為，這是由于實(shí)施例3調(diào)整了水的含量，通過(guò)合適的含水量，既考慮了提高復(fù)合纖維素溶液的沉積速率，也考慮了溶劑揮發(fā)性。
[0030]將得到的靜電紡絲纖維在溫度60°C、真空條件下干燥，將干燥后的靜電紡絲纖維在紫外光下照射4?8小時(shí)，通過(guò)紫外還原技術(shù)將銀離子還原為銀納米顆粒(AgNPs)，使制備的納米纖維具備抗菌功能。銀納米顆粒在納米纖維上的分散性集中，粒徑分布變窄，較實(shí)施例1得到改善。
[0031]由于復(fù)合醋酸纖維素溶液中硝酸銀的含量較實(shí)施例1提高而較實(shí)施例2降低，最后所得納米纖維的平均直徑較實(shí)施例1減小而較實(shí)施例2增加，經(jīng)抽樣測(cè)得其平均直徑約為 437nm。
[0032]通過(guò)實(shí)施例1?實(shí)施例3，由此可見:靜電紡絲溶液中水含量過(guò)低時(shí)會(huì)導(dǎo)致硝酸銀溶解度不夠，靜電紡絲穩(wěn)定性較差，甚至難以形成靜電紡絲纖維；而靜電紡絲溶液中水含量過(guò)高時(shí)卻降低了溶劑的溶解性，溶劑揮發(fā)較快，在靜電紡絲時(shí)容易出現(xiàn)堵塞紡絲設(shè)備噴口的現(xiàn)象；靜電紡絲溶液中硝酸銀含量的增加將使制備的靜電紡絲纖維直徑變小，同時(shí)使最后得到的納米纖維上銀納米顆粒的集中度增加(即銀納米顆粒的數(shù)量增加)，且隨著靜電紡絲溶液中硝酸銀含量的增加制備得到的納米纖維的直徑變??；醋酸纖維素在溶液中濃度一定時(shí)，加入的碳酸氫氨越多越容易使靜電紡絲溶液得到更大的膨化，且膨化體中泡泡越小時(shí)泡泡的膜壁越薄，泡泡的表面張力較小，靜電紡絲時(shí)靜電需要克服靜電紡絲溶液的表面張力也越小，且通過(guò)膨化使靜電紡絲溶液得到較大的拉伸，最后制得的納米纖維的直徑也較小。
[0033]因此，本發(fā)明主要通過(guò)確定靜電紡絲溶液中水及硝酸銀最佳含量，使靜電紡絲溶液可以穩(wěn)定的制備出就抗菌功能的納米纖維素，操作簡(jiǎn)單、成本低廉。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種醋酸纖維素靜電紡絲溶液的制備方法，其特征在于，包括步驟: 以質(zhì)量為單位，將6?9份丙酮、I?3份二甲基乙酰胺及0.5?2份水為原料，混合后配置成溶劑； 將醋酸纖維素顆粒及硝酸銀晶體加入至上述溶劑，以每分鐘升高2?5°C的加熱速度緩慢加熱至于60?80°C，攪拌60?120分鐘使醋酸纖維素顆粒充分溶解，得到含有Iwt %?3丨纟％硝酸銀的復(fù)合醋酸纖維素溶液； 將復(fù)合醋酸纖維素溶液冷卻后，添加復(fù)合醋酸纖維素溶液質(zhì)量Iwt %?3wt%的碳酸氫氨，然后置于40°C的水浴中，機(jī)械攪拌進(jìn)行膨化處理，即制備得到醋酸纖維素靜電紡絲溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種醋酸纖維素靜電紡絲溶液的制備方法，其特征在于，以質(zhì)量為單位，將8份丙酮、2份二甲基乙酰胺及I份水為原料，混合后配置成溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種醋酸纖維素靜電紡絲溶液的制備方法，其特征在于，膨化處理后使復(fù)合醋酸纖維素溶液的體積膨化I?2倍。
【文檔編號(hào)】D01D1/02GK104404635SQ201410629779
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】劉秀珠 申請(qǐng)人:劉秀珠