[发明专利]一种聚乳酸纳米纤维膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种聚乳酸纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术

聚乳酸被誉为最具发展前景的生物基可降解高分子之一，由于兼具良好的生物相容性和生物可降解性，聚乳酸在生物工程、医疗保健等领域具有广阔的应用前景。特别是聚乳酸纤维膜，可用于日用化妆品（如面膜）、药物缓释载体、组织修复支架、手术用防粘连膜、创口覆膜、人工组织或器官模板（人工骨、人工神经导管、人工血管等）等，也可用于重金属等有毒物质的过滤和吸附。这些应用领域都不同程度地要求聚乳酸纤维膜中的纤维具有足够小的直径，最好为纳米尺寸，从而增大纤维膜的比表面积，减小纤维膜的孔隙尺寸。此外，从产品的包装、运输、贮存和消毒等方面考虑，还要求聚乳酸纤维膜具有足够好的耐热性，最好在高于120℃的医用灭菌温度下保持尺寸和性能的稳定性。

已开发的聚乳酸纳米纤维膜多以静电纺丝法制备。公开号为CN1994476A的中国发明专利申请报道了通过静电纺丝法制备的聚乳酸复合纳米医用膜，其灭菌方式为Co-60辐射；公开号为CN101327345A的中国发明专利申请报道了通过静电纺丝法制备的聚乳酸/聚羟基脂肪酸酯共混复合纤维膜，其纤维直径为20～600纳米，多孔膜的孔尺寸为100纳米～10微米；公开号为CN101401955A的中国发明专利申请报道了通过静电纺丝法制备的左旋聚乳酸纳米纤维膜，其纤维直径为50～500纳米，膜的孔隙率大于90﹪；公开号为CN102086565A的中国发明专利申请报道了聚乳酸抗菌纳米纤维膜及其制备方法，通过在聚乳酸中添加抗菌剂，采用静电纺丝法制得聚乳酸抗菌纳米纤维膜。

以上公知技术尽管都能制得聚乳酸纳米纤维膜，但也存在如下局限：（1）在目前技术条件下，静电纺丝的生产效率偏低、工艺条件复杂；（2）未提出改善聚乳酸膜耐热性的方法。众所周知，耐热性差是聚乳酸的主要缺陷之一。常规聚乳酸纤维的沸水收缩率超过10﹪，导致聚乳酸纤维膜在温度高于100℃时严重变形，极大地限制了其应用推广。

研究表明，聚乳酸的左旋和右旋光学异构体可通过共混结晶形成立构复合晶，具有比普通聚乳酸高40～70℃的熔点，因此很多研究者设想通过形成立构复合晶来提高聚乳酸制品的耐热性。Takasaki等（J.Macromol.Sci., Pt.B-Phys. 2003, B42:403）用熔纺方法制备了左旋聚乳酸和右旋聚乳酸等量混合纤维，虽然在1000～7500m/分的纺丝速度范围内均形成了立构复合晶，但纤维在100℃的收缩率大于10﹪，说明其耐热性仍不理想。

显然，在聚乳酸中形成立构复合晶并非显著改善其耐热性的充分条件。换言之，即便形成了立构复合晶，也并不意味着聚乳酸制品如纳米纤维膜的耐热性就一定能提高。同时，公知技术中形成立构复合晶都需要左旋聚乳酸和右旋聚乳酸的含量相同或接近，即右旋聚乳酸的含量占原料的50﹪左右，而右旋聚乳酸的成本远高于左旋聚乳酸，所以造成原料成本大幅上升，是很不经济的。因此，有必要开发新的聚乳酸纳米纤维膜及其制备方法以满足各种应用对其提出的包括耐热性在内的综合性能的较高要求。

发明内容

本发明的第一个目的是针对上述技术现状，提供一种聚乳酸纳米纤维膜。

本发明的聚乳酸纳米纤维膜由平均直径为50～200纳米的聚乳酸纳米微纤构成；

所述的聚乳酸纳米纤维膜的平均厚度为5～55微米，平均孔隙率为75﹪～85﹪，平均孔径为0.1～1微米；

所述的聚乳酸纳米纤维膜的结晶度为45﹪～85﹪，优选的结晶度为65﹪～85﹪，其中聚乳酸立构复合晶的含量占纤维膜结晶区域的85﹪～95﹪。

本发明的第二个目的是提出这种聚乳酸纳米纤维膜的制备方法。

本发明方法包括以下步骤：

步骤(1).将左旋聚乳酸与右旋聚乳酸分别进行真空干燥；

所述的左旋聚乳酸的重均分子量为6～60万，其中的L旋光异构体摩尔含量为93﹪～99﹪；所述的右旋聚乳酸的重均分子量为6～60万，其中的D旋光异构体摩尔含量为93﹪～99﹪；

作为优选，所述的左旋聚乳酸的重均分子量为6～12万，其中的L旋光异构体摩尔含量为93﹪～99﹪；所述的右旋聚乳酸的重均分子量为36～60万，其中的D旋光异构体摩尔含量为93﹪～99﹪；

步骤(2).将干燥后的左旋聚乳酸和右旋聚乳酸进行干态物理混合，形成混合料；

制备质量份数为100份的混合料，所用的各物质的量为：左旋聚乳酸95～99份，右旋聚乳酸1～5份；