[发明专利]具有稳定纤维取向结构的聚L‑乳酸电纺薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有稳定微纳米纤维取向结构的聚L-乳酸电纺薄膜的制备方法。

背景技术

聚L-乳酸（PLLA）作为一种重要的生物可降解材料，在生物器件、药物辅料、农产品包装、可丢弃产品等领域有广泛的应用。聚L-乳酸通过溶液或熔融电纺，可以制备得到具有3D微纳米纤维结构的材料。一般电纺得到的是具有纤维无规分布的各向同性的材料，通过特殊的电极装置、纤维接收装置，可使电纺纤维在接收器上沿着一定的方向取向排列，从而得到纤维取向的各向异性的电纺膜。这种纤维取向的电纺膜（FAEM）和动物体的部分组织结构非常类似，并有可能带来特殊功能，因而引起了人们的广泛关注。例如蝙蝠翼膜皮肤组织结构就具有微纳米纤维取向的结构，其刚性、韧性等力学性能的各项异性，有利于蝙蝠的翅膀有力地挥动和灵活地折叠；另外动物血管壁的内膜层也具有取向的沟槽或纤维结构。因此，通过电纺制备具有微纳米纤维取向结构的仿生材料，在生物医药和飞行器、航空航天等领域有很好的应用前景。

制备纤维取向的电纺膜（FAEM）所采用的方法，通常需要安装旋转收集装置或双电极收集装置或水浴结合牵引收集装置，以及磁场、电场诱导收集装置等。2005年Yang等人报导了通过电纺和线速度为1000rpm的旋转铝盘收集器，制备得到了纤维取向排列的PLLA电纺膜（Biomaterials26(2005)2603–2610）。

2009年王曙东等人报导了利用电纺和高速旋转的收集器制备得到了具有纤维取向结构的PLA电纺膜（《纺织导报》静电纺PLA取向超细纤维膜的结构与性能，2009年第9期，p8）。

2013年王深明等公开了通过电纺、高速旋转转鼓收集装置和拉伸处理的方法制备包括PLA在内的纤维取向的电纺膜（具微纳仿生内膜结构的静电纺丝人工血管的制备方法，申请号201210287469.9，公开号CN103211663A）。

另外Yuan H.H等人通过在PLLA电纺溶液中加入少量超高分子量的聚氧化乙烯在改善电纺过程中射流的稳定性，并通过滚筒转动得到高度取向的改性PLLA超细纤维（Journal of Materials Chemistry,2012,22(37):19634-19638）。

2013年屠红斌，张彦中制备了含PEO的PLLA电纺溶液和明胶（或胶原、壳聚糖）的电纺溶液，利用同轴静电纺丝原理和稳定射流电纺丝技术（SJES）成功制备了壳-芯结构取向性复合纤维膜。

PLLA纤维取向电纺薄膜的制备目前都是采用特殊的收集方法，特别是基于旋转收集的方法。所需的FAEM的取向度越高，则需要收集装置旋转的线速度就越大，一般转速为800rpm以上。这使得制备大面积的FAEM往往受到设备和方法的限制。另一方面，由于在电纺和收集过程中，电场和牵引力的作用，PLLA纤维中往往有应力冻结，当受热至其玻璃化转变温度附近（温度高于50℃），应力得到松弛，会使纤维取向结构不稳定，比如发生弯曲、甚至使取向度大大降低。

发明内容

本发明的目的是针对目前PLLA纤维取向结构的电纺膜的制备设备要求高及使用过程不稳定等问题，从而提供一种操作简单，且提高PLLA纤维取向结构的电纺纤维膜使用过程中的稳定性的具有稳定纤维取向结构的聚L-乳酸电纺薄膜的制备方法。

本发明将所用的PLLA或PLLA与其它聚合物溶解于有机溶剂中，制备出PLLA电纺原液或PLLA与其它聚合物的混合电纺原液，经过静电纺丝的方法制备出由直径为微米和/或纳米的纤维构成的电纺纤维膜，并通过拉伸形变及电纺纤维膜拉伸后受热时间的不同，来达到制备稳定纤维取向的目的。

本发明的具有稳定纤维取向结构的聚L-乳酸电纺薄膜的制备方法包括以下步骤：

（1）将聚L-乳酸（PLLA）溶解于有机溶剂中，搅拌，制备出均一稳定的质量分数为5～20%的PLLA电纺原液；

（2）将步骤（1）制备得到的PLLA电纺原液装载于静电纺丝设备的注射器中，然后将注射器安装在推进泵装置上，注射器与进样管相连，进样管末端的针头与高压电源相连；开启高压电源进行静电纺丝，在连续进样的过程中，在静置的平面收集装置或转速为0rpm<转速≤10rpm的滚筒收集装置上收集得到由直径为微米和/或纳米的纤维构成的电纺纤维膜，其中，所述的纤维是非取向的，所得到的电纺纤维膜为各向同性；将电纺纤维膜进行干燥（在常温常压下进行干燥或在真空干燥器中进行干燥）；