专利名称：纤维素衍生物的纺丝原液及其制备与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及纤维素衍生物的纺丝原液及其制备与应用，特别涉及纤维素醚和酯的纺丝原液及其制备与应用，属于纺丝原液制备与应用技术领域。
背景技术：
纤维素醚和酯都是天然高分子衍生物，具有良好的生物相容性和生物可降解性，同时具有优良的耐紫外光、耐寒、柔韧、透明和电绝缘等性质，因此，这类原料主要应用于涂料和皮革光亮剂及其它工业助剂等领域。目前，纤维素衍生物用于纺丝，特别是用静电纺丝方法制备超细纤维，除用醋酸纤维素酯、羧甲基纤维素钠和氰基纤维素为原料的有过报道外，其它的如有关醋酸丁酸纤维素酯(CAB)、醋酸丙酸纤维素(CAP)、羟乙基纤维素(HEC)和羟丙基纤维素(HPC)等纤维素衍生物用于制备超细纤维的技术，国内外至今仍未见有报道，这是由于材料本身特性决定的，因为，CAB、CAP等取代基类型比较多，取代基尺寸比较大，这些材料都是非纤维级的，通常纺丝成型比较困难，尤其是静电纺丝更为困难。静电纺丝方法是制备高分子超细纤维的直接而简单的方法，得到的纤维直径可低达纳米级，纤维具有极大的比表面积。但是，静电纺丝具有喷丝口易堵塞、得到的超细纤维经常会出现“珠节”，而且，同一种纺丝原液得到的纤维直径粗细不均等缺点，对纤维的纺丝成型及结构性能产生不利影响。因此，运用现有的静电纺丝方法，无法制得醋酸丁酸纤维素酯、醋酸丙酸纤维素等各种平滑且粗细均匀的纤维素醚和酯超细纤维。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种含有纤维素衍生物原料的纺丝原液及其制备与应用的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种纤维素衍生物的纺丝原液，含有原料和溶剂，所述的纺丝原液中还含有表面活性添加剂；所述的原料选自醋酸丁酸纤维素酯、醋酸丙酸纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素或者它们的组合；所述的溶剂为水、醋酸、甲酸、丙酸、丙酮、丁酮、戊酮、环己酮中的一种或它们的混合物。
所述的表面活性添加剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或它们的组合物。
本发明所述的一种纤维素衍生物的纺丝原液的制备方法是，先将粉体状原料、表面活性添加剂溶于溶剂中，原料含量为1.0～70wt％，表面活性添加剂含量为0.1～20wt％；再在20～80℃的温度条件下充分搅拌，静置脱泡后得到均匀的纺丝原液。
本发明所述的一种纤维素衍生物的纺丝原液的应用，其特征在于所述的纺丝原液应用于静电纺丝，纺丝温度为15～100℃，高压电源的输出电压为3～50KV，接收屏与喷丝口之间的距离为5～35cm，制得直径为200～1000nm的纤维素醚和酯的超细纤维。
本发明的优点是1.本发明在制备纺丝的原液中加入了表面活性添加剂，有效地解决了CAB、CAP、HEC和HPC溶液的可纺性，缓解了静电纺丝过程中喷丝口堵塞的现象，减少了纤维“珠节”的形成，制得的超细纤维直径粗细均匀，提高了产品的质量。
2.用静电纺丝方法制得的CAB、CAP、HEC和HPC超细纤维无纺布，除了普通超细纤维无纺布所具有的强吸附性、强过滤性等外，还由于CAB、CAP、HEC和HPC本身的材料特性，产品具有良好的生物相容性和生物可降解性及优良的耐紫外光、耐寒等性质，能够满足一些特殊的应用要求，拓宽了超细纤维无纺布的应用领域。
3.利用CAB、CAP、HEC和HPC作为超细纤维的纺丝原液，填补了国内外无此产品的空白，开辟了这类纤维素衍生物原料的新用途，同时，为纤维类产品添加了新的品种。CAB、CAP、HEC和HPC粉体来源广泛，价格低廉，静电纺丝生产过程无污染，超细纤维无纺布产品用途广泛，因此，该项技术具有广阔的推广应用前景。
图1是本发明实施例中的纤维素衍生物的纺丝原液应用于静电纺丝，其纺丝装置的原理示意图。
其中1是高压电源；2是原液容器；3是喷丝口；4是喷嘴；5是接收屏。
具体实施例方式
实施例一以醋酸丁酸纤维素酯(CAB)为原料，先制备CAB纺丝原液，溶剂为醋酸和丙酮的混合溶剂，醋酸∶丙酮＝1∶2(体积比)，阳离子型表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，其中，CAB粉体含量为50wt％，CTAB表面活性剂添加量为1wt％，在25℃的温度条件下搅拌均匀，静置脱泡后得到均匀的CAB纺丝原液。
参见附图1，将制得的CAB纺丝原液注入原液容器2内，纺丝温度为25℃左右，高压电源1的输出电压为10KV，接收屏5与喷丝口3之间的距离为20cm，接收屏为铝箔。取下接收屏上收集到的CAB超细纤维，其直径为500±50nm，且平滑、粗细均匀。
实施例二以醋酸丙酸纤维素(CAP)为原料，先制备CAP纺丝原液，溶剂为丙酮，非离子型表面活性剂为聚乙二醇(PEG)，其中，CAB粉体含量为40wt％，PEG聚合度为20000，添加量为2wt％，在50℃的温度条件下搅拌均匀，静置脱泡后得到均匀的CAP纺丝原液。
参见附图1，将制得的CAP纺丝原液注入原液容器2内，纺丝温度为80℃左右，高压电源1的输出电压为25KV，接收屏5与喷丝口3之间的距离为30cm，接收屏为铜网。取下接收屏上收集到的CAP超细纤维，其直径为600±50nm，且平滑、粗细均匀。
实施例三以羟乙基纤维素(HEC)为原料，先制备HEC纺丝原液，溶剂为水，阴离子型表面活性剂为十二烷基磺酸钠，其中HEC粉体含量为30wt％，表面活性剂添加量为2.5wt％，在30℃下在磁力搅拌机上搅拌均匀，静置脱泡后得到均匀的HEC纺丝原液。
参见附图1，将制得的HEC纺丝原液注入原液容器2内，纺丝温度为20℃左右，高压电源1的输出电压为30KV，接收屏5与喷丝口3之间的距离为10cm，接收屏为铜网。取下接收屏上收集到的HEC超细纤维，其直径为300±50nm，且平滑、粗细均匀。
实施例四以羟丙基纤维素(HPC)为原料，先制备HPC纺丝原液，溶剂为水，添加剂为两性表面活性剂磷脂酰胆碱，其中HPC粉体含量为15wt％，表面活性剂添加量为0.5wt％，25℃下在磁力搅拌机上搅拌均匀，静置脱泡后得到均匀的HPC纺丝原液。
参见附图1，将制得的HPC纺丝原液注入原液容器2内，纺丝温度为35℃左右，高压电源1的输出电压为40KV，接收屏5与喷丝口3之间的距离为35cm，接收屏为铜网。取下接收屏上收集到的HPC超细纤维，其直径为400±50nm，且平滑、粗细均匀。
按上述各实施例技术方案制得的CAB、CAP、HEC和HPC超细纤维可以作为医用材料，如伤口敷料、支架材料和药物缓释系统等广泛应用。
权利要求
1.一种纤维素衍生物的纺丝原液，含有原料和溶剂，其特征在于所述的纺丝原液中还含有表面活性添加剂；所述的原料选自醋酸丁酸纤维素酯、醋酸丙酸纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素或者它们的组合；所述的溶剂为水、醋酸、甲酸、丙酸、丙酮、丁酮、戊酮、环己酮中的一种或它们的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种纤维素衍生物的纺丝原液，其特征在于所述的表面活性添加剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或它们的组合物。
3.一种如权利要求1所述的纤维素衍生物的纺丝原液的制备方法，其特征在于先将粉体状原料、表面活性添加剂溶于溶剂中，原料含量为1.0～70wt％，表面活性添加剂含量为0.1～20wt％；再在20～80℃的温度条件下充分搅拌，静置脱泡后得到均匀的纺丝原液。
4.一种如权利要求1所述的纤维素衍生物的纺丝原液的应用，其特征在于所述的纺丝原液应用于静电纺丝，纺丝温度为15～100℃，高压电源的输出电压为3～50KV，接收屏与喷丝口之间的距离为5～35cm，制得直径为200～1000nm的纤维素醚和酯的纳米纤维。
全文摘要
本发明公开了一种纤维素衍生物的纺丝原液及其制备与应用，纺丝原液以CAB、CAP、HEC和HPC为原料，醋酸、甲酸等为溶剂，再加入了表面活性添加剂，充分搅拌、静置脱泡后制得，将该纺丝原液应用于静电纺丝，制得直径为200～1000nm的超细纤维，不仅具有吸附性、过滤强等特点，还具有良好的生物相容性和生物可降解性及优良的耐紫外光、耐寒等性质。本发明有效地解决了这类溶液的可纺性，缓解了静电纺丝过程中喷丝口堵塞的现象，减少了纤维“珠节”的形成，制得的超细纤维直径粗细均匀，提高了产品的质量，为纤维类产品添加了新的品种，同时，开辟了纤维素衍生物原料的新用途。
文档编号D01F2/10GK1710158SQ20051004088
公开日2005年12月21日 申请日期2005年6月29日 优先权日2005年6月29日
发明者朱新生, 庞娟 申请人:苏州大学