一种纯壳聚糖超细纤维的制备方法与流程

本发明涉及静电纺丝纤维材料技术领域，尤其涉及的是一种纯壳聚糖超细纤维的制备方法。

背景技术：

天然高分子生物质材料壳聚糖来源于鱼虾类海产品外壳、蚕蛹等蛋白中的甲壳素脱乙酰产物，资源丰富、绿色环保。壳聚糖具有可再生、无毒无害、易降解、等优点,是自然界中仅次于纤维素的第二大生物资源，其溶液是呈碱性的多糖类物质。同时它具有生物相容性、抗菌性，携带的活性基团使其拥有较好的反应活性，被广泛应用在医疗、卫生、吸附等领域。然而作为天然高分子的壳聚糖的多糖分子，由于在其分子间和分子内存在大量的氢键使其性能与结构稳定，但也导致了其难以单独溶解在普通常规溶剂中。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种纯壳聚糖超细纤维的制备方法，以解决现有技术中缺乏使壳聚糖高效溶解的绿色环保溶剂，以及利用离子液体和有机溶剂联合高压静电纺丝制备纯壳聚糖超细纤维的技术短缺的问题。

本发明包括以下步骤：

(1)在一定温度条件下将壳聚糖溶解在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中，至透明均匀状溶液，继续向溶液中添加一定量的n,n’-二甲基甲酰胺溶液或n,n’-二甲基乙酰胺溶液，磁力搅拌至充分溶解、溶液呈透明状液体，即得纯壳聚糖纺丝液。

(2)采用高压静电纺丝方法，将步骤(1)所得到的纯壳聚糖纺丝液在一定条件下，通过高压静电纺丝成型纤维状即得预定型纯壳聚糖超细纤维。

(3)将步骤(2)中的预定型纯壳聚糖超细纤维在一定条件下凝固除去离子液体、烘干即得纯壳聚糖超细纤维。

如上所述的一种纯壳聚糖超细纤维的制备方法，其中，优选的是，所述步骤(1)中壳聚糖溶解在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐溶液中的溶解温度为50℃～100℃、时间为1～5h、按质量记，壳聚糖的浓度为5～10％；按质量记，n,n’-二甲基甲酰胺溶液或n,n’-二甲基乙酰胺溶液的量为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的1～5倍，室温条件下，磁力搅拌1～5小时，得到所述纯壳聚糖纺丝液。

如上所述的一种纯壳聚糖超细纤维的制备方法，其中，优选的是，所述步骤(2)中静电纺电压为20～30kv，纤维接收距离为10～20cm，纺丝速度为0.5～2ml/h，纺丝温度为30～60℃，得到所述预定型纯壳聚糖超细纤维。

如上所述的一种纯壳聚糖超细纤维的制备方法，其中，优选的是，所述步骤(3)中凝固所选的凝固浴为无水乙醇、凝固温度为1～10℃、时间5～10h、烘干温度为60～80℃，得到所述纯壳聚糖超细纤维。与现有技术相比，本发明具有的优点：壳聚糖溶解在酸性的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中，多糖分子降解程度低、溶解过程能耗低，壳聚糖溶液的可纺性能优异。

附图说明

图1为本发明的纯壳聚糖超细纤维制备流程图。

图2为本发明为实施例1提的纯壳聚糖超细纤维的结构图。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本发明按照图1制备工艺流程，在一定温度条件下将壳聚糖溶解在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中，该离子液体呈酸性、同时离子液体中的阳离子能够与壳聚糖分子中的羟基等阴离子结合，阴离子能够和壳聚糖分子中的多糖类的阳离子结合，达到破坏壳聚糖分子内和分子之间强的氢键作用，从而达到溶解壳聚糖的目的。由于离子液体溶解壳聚糖以后粘度较大并且溶液不具有挥发性，因此无法用来继续静电纺丝。从而继续向溶液中添加一定量的n,n’-二甲基甲酰胺溶液或n,n’-二甲基乙酰胺溶液调节粘度，直至溶液达到可纺的粘度，磁力搅拌至充分溶解、溶液呈透明状液体，得纯壳聚糖纺丝液。再采用高压静电纺丝方法，将纯壳聚糖纺丝液在一定条件下，通过高压静电纺丝成型纤维状，得到预定型纯壳聚糖超细纤维。因为离子液体任然存留预定型的壳聚糖纤维中，因此最后需要在低温、凝固浴条件下除去离子液体、烘干即得纯壳聚糖超细纤维。

实施例1

纯壳聚糖纺丝液制备：称取6g壳聚糖，添加到100g的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中，在80℃溶解，溶解4小时至透明均匀状溶液，继续向溶液中添加200g的n,n’-二甲基甲酰胺溶液或n,n’-二甲基乙酰胺溶液，室温条件下磁力搅拌2小时、溶液呈透明状液体，得到纯壳聚糖纺丝液。

(2)采用高压静电纺丝方法，将步骤(1)所得到的纯壳聚糖纺丝液装入高压静电纺丝配套的微量推进泵中，通过管道纺丝液流到带有静电高压的针头，针头下方是带有铝箔的纤维膜接收板，设置静电纺电压25kv、纤维接收距离15cm、纺丝速度1ml/h，纺丝温度40℃，得到预定型纯壳聚糖超细纤维。

(3)将步骤(2)中的预定型纯壳聚糖超细纤维在无水乙醇凝固浴中、温度4℃条件下处理7小时，70℃烘干，得到纯壳聚糖超细纤维。

图2为纯壳聚糖超细纤维的结构图。从图中可以看出，纯壳聚糖超细纤维有粘连状存在。这是因为离子液体在壳聚糖溶液中不具有挥发性，导致携带离子液体的导电纤维在静电场受力牵伸不一致，导致纤维之间的抱合纠缠状态不同。同时由于预定型纤维中任有离子液体存在，在最后的凝固去除离子液体时纤维会出现扩散、分散。

实施例2

纯壳聚糖纺丝液制备：称取5g壳聚糖，添加到100g的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中，在70℃溶解，溶解2小时至透明均匀状溶液，继续向溶液中添加300g的n,n’-二甲基甲酰胺溶液或n,n’-二甲基乙酰胺溶液，室温条件下磁力搅拌2小时、溶液呈透明状液体，得到纯壳聚糖纺丝液。

(2)采用高压静电纺丝方法，将步骤(1)所得到的纯壳聚糖纺丝液装入高压静电纺丝配套的微量推进泵中，通过管道纺丝液流到带有静电高压的针头，针头下方是带有铝箔的纤维膜接收板，设置静电纺电压22kv、纤维接收距离11cm、纺丝速度0.5ml/h，纺丝温度50℃，得到预定型纯壳聚糖超细纤维。

(3)将步骤(2)中的预定型纯壳聚糖超细纤维在无水乙醇凝固浴中、温度7℃条件下处理8小时，65℃烘干，得到纯壳聚糖超细纤维。

实施例3

纯壳聚糖纺丝液制备：称取8g壳聚糖，添加到100g的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中，在90℃溶解，溶解5小时至透明均匀状溶液，继续向溶液中添加400g的n,n’-二甲基甲酰胺溶液或n,n’-二甲基乙酰胺溶液，室温条件下磁力搅拌2小时、溶液呈透明状液体，得到纯壳聚糖纺丝液。

(2)采用高压静电纺丝方法，将步骤(1)所得到的纯壳聚糖纺丝液装入高压静电纺丝配套的微量推进泵中，通过管道纺丝液流到带有静电高压的针头，针头下方是带有铝箔的纤维膜接收板，设置静电纺电压30kv、纤维接收距离19cm、纺丝速度2ml/h，纺丝温度55℃，得到预定型纯壳聚糖超细纤维。

(3)将步骤(2)中的预定型纯壳聚糖超细纤维在无水乙醇凝固浴中、温度2℃条件下处理6小时，80℃烘干，得到纯壳聚糖超细纤维。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。