[发明专利]一种瓜尔胶纳米纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种瓜尔胶纳米纤维的制备方法，包括将瓜尔胶纺丝原液通过静电纺丝进行纺丝的步骤，所述瓜尔胶纺丝原液是将阳离子表面活性剂、瓜尔胶和水按重量比0.1～0.5：0.5～4：90～99混合而制备得到。本发明通过在瓜尔胶溶液中加入适量的阳离子表面活性剂，调控瓜尔胶溶液的表面张力、优化其链缠结程度和改善其构象，进而提高瓜尔胶静电纺的可纺性。本发明还提供改进的无针静电纺丝装置，用该装置能够得到能够提高瓜尔胶纺丝原液纺丝效率和纺丝质量。本发明的方法制备得到的瓜尔胶纳米纤维的直径在100纳米以下、离散度相对较高而具有较高的强度和回弹性。

技术领域

本发明属于天然高分子材料制备领域，涉及一种瓜尔胶纳米纤维的制备方法。

背景技术

瓜尔胶，又名瓜尔豆胶，是由瓜尔豆提取的半乳甘露聚糖，具有良好的水溶性和生物相容性，一般作为增稠剂广泛应用于纺织和制药等工业。静电纺瓜尔胶纳米纤维可以应用于药物缓释控释载体、组织工程支架、创伤辅料、香烟滤嘴、以及家用纺织品、温敏型材料、智能材料等。

静电纺丝是唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法，具有简单而又灵活的特点，目前共有两种静电纺丝方法，分为有针静电纺丝技术和无针静电纺丝技术。有针静电纺丝技术的核心是使带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形，然后通过针头喷出，经溶剂蒸发或熔体冷却而固化，从而得到了纤维状物质。无针静电纺丝技术核心是使自由液体表面在静电场中直接形成喷射流，经溶剂蒸发或熔体冷却后固化，从而得到了纤维状物质。瓜尔胶自身因分子构象等原因使其链缠结程度不够理想，同时其水溶液拥有较大表面张力，这就造成了瓜尔胶可纺性较差。现有的螺旋片类无针静电纺丝装置存在由于螺旋回转结构必然会产生更多的非泰勒锥喷丝区域而纺丝量和纺丝效率较低，同时由于电场的边缘效应而成丝品质低等缺点。

发明内容

鉴于现有技术中的上述问题，本发明的目的在于提供一种提高瓜尔胶静电纺丝的可纺性，进而制备静电纺丝瓜尔胶纤维的方法以及能够提高纺丝效率和纺丝质量的新型无针静电纺丝装置。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。

本发明提供一种瓜尔胶纳米纤维的制备方法，该制备方法包括将瓜尔胶纺丝原液通过静电纺丝进行纺丝的步骤，所述瓜尔胶纺丝原液是将阳离子表面活性剂、瓜尔胶和水按重量比0.1～0.5：0.5～4：90～99混合而制备得到。

在上述技术方案中，所述阳离子表面活性剂优选为季铵盐型阳离子表面活性剂。

在上述技术方案中，所述阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基乙基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或多种。

在上述技术方案中，所述瓜尔胶纺丝原液的制备方法为：将阳离子表面活性剂、瓜尔胶和水按重量比0.1～0.5：0.5～4：90～99混合，静置20～60min，在20～50℃搅拌使瓜尔胶完全溶解，所得溶液进行脱泡处理，得所述瓜尔胶纺丝原液。其中，在搅拌溶解时，搅拌速度优选为50～300rpm，搅拌时间根据溶液的状态而定，溶液中无瓜尔胶固体颗粒且溶液呈透明即可停止搅拌，搅拌时间一般为1～10h。

在上述技术方案中，所述脱泡处理的方法为，将瓜尔胶完全溶解后所得溶液在1000～7000r/min下离心10～60min。瓜尔胶为高分子聚合物，其分子量20万Da以上，在搅拌溶解时溶液粘度比较高，容易产生小气泡被包埋在溶液内部，影响纺丝效果，可以通过适当的离心速度以及温度下进行离心等操作来进行脱泡处理，但脱泡处理方法并不限于离心，也可以采用本领域常用的其他的高分子溶液脱泡处理方法。