[发明专利]用于制备高海藻含量纳米纤维的纺丝液及其应用

说明书

本发明涉及纳米纤维制备领域，旨在提供一种用于制备高海藻含量纳米纤维的纺丝液及其应用。该纺丝液由海藻酸钠、聚氧乙烯和去离子水组成；其中，海藻酸钠的质量百分含量为2.5％～3.5％，聚氧乙烯的质量百分含量为0.1％～0.3％，余量为去离子水。本发明利用去离子水为溶剂配制纺丝液，且纺丝液中不含任何表面活性剂和共溶剂，进而利用离心纺丝技术制得高海藻含量的纳米纤维。本发明仅需使用极少量的聚氧乙烯即可实现海藻纳米纤维质量的显著提高，在最终产品中海藻的百分含量高于89％。获得的海藻纳米纤维与生态环境相容性好，可生物降解，是一种新型绿色产品，其市场前景十分广阔，可用于新型医用敷料等领域。工艺简单，生产效率高。

技术领域

本发明属于纳米纤维制备领域，涉及一种用于制备高海藻含量纳米纤维的纺丝液及其应用。

背景技术

海藻酸盐是一种天然多糖，具有药物制剂辅料所需的稳定性、溶解性、粘性和安全性。目前，海藻酸钠主要用作纺织品的上浆剂和印花浆，同时作为增稠剂、稳定剂、乳化剂应用于食品工业。随着湿态疗法的提出，海藻纤维以其优良的抑菌性、高吸湿性、高透氧性、凝胶阻燃性、生物降解性和生物相容性，在新型医用纺织品领域有巨大的应用前景。

现在常规海藻纤维以湿法纺丝为主，纤维直径在十几至几十微米范围内，如果能够制备出更细的蓬松态的纤维集合体，则其在医疗敷料等上面的应用将更具优势。

目前制备海藻纳米纤维的纺丝方法以静电纺丝法为主，但是该方法存在两个问题：

首先，由于静电纺是通过高压静电力来牵伸纺丝液成纤，在成纤过程中会出现泰勒不稳定现象、射流霹雳现象等。因此，该工艺对纺丝液的可纺性要求较高，需纺丝液成纤性较好。通常，技术人员会在纺丝液中加入一定量的成纤性较好的聚氧乙烯，以此提供足够的分子链段的缠结保证纺丝的顺利进行，并且会认为聚氧乙烯的含量越高越有利于分子链段的缠结和纺丝的顺利进行。基于这样的认知，在以海藻酸盐、聚氧乙烯和去离子水混合而成的纺丝液中，聚氧乙烯的质量百分含量会占到总溶质质量的30％以上(即海藻酸盐与聚氧乙烯的质量比小于7:3)。如果聚氧乙烯的质量百分含量占到总溶质质量不足30％(即海藻酸盐与聚氧乙烯的质量比大于于7:3)，那么就无法顺利纺出纤维。因而在制备获得的海藻纳米纤维中，海藻的质量百分含量通常无法超过70％(Saquing C D,Tang C,Monian B,et al.Alginate–Polyethylene Oxide Blend Nanofibers and the Role of theCarrier Polymer in Electrospinning[J].Industrial&Engineering ChemistryResearch,2013,52(26):8692-8704.)。

其次，由于静电作用，最终产品只能是致密的薄膜，如果需要制备结构松散的纤维集合体，只能通过离心纺丝才能形成，且静电纺丝法存在产量极低的缺陷，很难实现产业化。

离心纺丝是近年来兴起的可以用于制备纳米纤维的方法，其原理是：纺丝液在高速旋转的喷丝器中克服粘滞力和表面张力，形成射流从喷丝器中喷出，射流在拉伸变细过程中固化成纤维。但是，如果将静电纺丝法中的纺丝液直接用于离心纺丝，则还是存在最终纤维中海藻含量低于70％的问题。在静电纺丝法中，为了提供足够的分子链的缠结以保证纺丝的顺利进行，聚氧乙烯的质量百分含量必须要占总溶质质量的30％以上(即海藻酸盐与聚氧乙烯的质量比小于7:3)，并且聚氧乙烯的质量百分含量越高越有利于纺丝的顺利进行，这已经成为行业内的共识。目前在离心纺制备各种纤维时，纺丝溶液的配比都是参考静电纺丝溶液来进行，而且也能顺利制备，但是同样存在纤维中主成分含量低的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于制备高海藻含量纳米纤维的纺丝液及其应用。

为实现本发明目的，本发明所采用的技术方案是：