专利名称：丝素/聚丙烯腈基抗菌防紫外纳米纤维膜的静电纺丝制备方法
技术领域：
本发明涉及一种丝素/聚丙烯腈(SF/PAN)基抗菌防紫外纳米纤维膜的静电纺丝制备方法，属于功能性纳米纤维的制备技术领域。
背景技术：
静电纺丝技术是基于高压电场下导电流体产生高速喷射的原理，在毛细喷丝头和接地极间瞬时产生一个电位差，使毛细管内溶液或者熔融体克服自身的表面张力和粘弹性力，在喷丝头末端呈现半球状液滴。随着电场强度增加，液滴被拉成圆锥状即Taylor锥。当电场强度超过某一临界值后，将克服液滴表面张力形成射流，在电场中进一步加速，直径减小，拉伸成一直线至一定距离后弯曲，进行循环或者循螺旋形路径行走，伴随溶剂挥发或熔融体冷却固化，终落在收集板上形成纤维。通过静电纺丝可将天然或化学聚合物纺织出微米至纳米级各类纤维，是一独特的纳米纤维制备方法，工序简单、设备廉价、广泛运用于光电子器件、传感器技术、催化、过滤以及医学等领域，如静电纺材料能很好模拟细胞外基质(ECM)结构，提供潜在的组织工程支架；此外，采用静电纺丝纺制非织造丝素样品，具有比表面积大、空隙率高、生物相容性好等优点，正被广泛研究，单纯丝素静电纺丝已取得一定的研究成果，而丝素与其他物质共混进行静电纺，制备纳米纤维的相关研究却报道较少，对丝素纳米纤维进行抗菌整理更具有一定的新颖性。天然丝素蛋白来源于蚕丝，作为一种天然纤维蛋白，含有18种氨基酸，其中甘氨酸(gly)、丙氨酸(ala)和丝氨酸(ser)约占总组成80%以上，丝素蛋白具有良好的生物相容性、透氧性、生物可降解性，自古以来一直受到人们的青睐，其手感柔软，不仅制成服装穿着舒适，而且用作护肤美肤亦大有裨益；此外，β折叠结构的存在可使丝素纤维具有优良的机械性质，经不同加工处理可得到不同形态，如纤维、溶液、粉末、薄膜及凝胶等，家蚕丝素纤维用作手术缝合线已达 数十年。当前，抗菌纤维呈多样化发展趋势，其多样化不仅在于纤维材料和抗菌剂的不同，也在于抗菌纤维开发技术的不同。蚕丝蛋白纺织品抗菌整理方法主要采用化学接枝、物理改性，抗菌剂直接加入纺丝液中纺制抗菌纤维，以及复合纺丝法；其中，前两种方法抗菌效果不持久，成本高，工序繁杂，操作麻烦。由于丝素的分子难以采用表面接枝反应技术进行抗菌整理，所以把抗菌剂加到丝素纺丝液中，通过共混纺丝是制取抗菌丝素纤维的一种较优途径。
发明内容
本发明提供一种抑菌率和抗菌率较高，且具有防紫外线功能的丝素/聚丙烯腈(SF/PAN)基抗菌防紫外纳米纤维膜的静电纺丝制备方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
—种丝素/聚丙烯腈(SF/PAN)基抗菌防紫外纳米纤维膜的静电纺丝制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)将聚丙烯腈(PAN)、丝素(SF)以及抗菌剂三者进行混合，然后溶于N-N 二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌后得到分散均匀的静电纺丝溶液；其中，SF与PAN的重量比值为
0.1~1，抗菌剂为SF重量的10 30% ；(2)采用制得的静电纺丝溶液进行静电纺丝，得到丝素/聚丙烯腈(SF/PAN)基抗菌防紫外纳米纤维膜。本发明制备方法简单，抗菌剂在纳米纤维内分布均匀，且抗菌抑菌效果良好。以SF/PAN纳米纤维膜为参考样，SF/PAN/TCC纳米纤维膜抑菌率和抗菌率分别达到90%以上和45%以上。此外，TCC和SF的加入中还有助于提高纳米纤维膜的紫外吸收能力。作为优选，静电纺丝时，调整静电纺丝溶液的流速为0. 3~1. lml/h，待其稳定挤出时，施加9~17KV的高压静电，通过铝箔纸接收板得到SF/PAN基抗菌防紫外纳米纤维膜。静电纺丝时可以采用常规装置，作为优选，静电纺丝采用的静电纺丝装置包括注射器和接收板，注射器一端设置有用于喷出静电纺丝溶液的喷丝头，喷丝头朝向接收板的方向，喷丝头与接收板之间连接有高压电源。所述的注射器的活塞推杆端部固定在支座一侧，支座底部固定在底座上。作为优选，喷丝头与接收板距离控制在11~ 19cm，喷丝头的直径为0. 3~0. 55mm。作为优选，所述的PAN摩尔质量Mw=130000~l70000g/mol，PAN的链状结构式如下
权利要求
1.一种丝素/聚丙烯腈(SF/PAN)基抗菌防紫外纳米纤维膜的静电纺丝制备方法，其特征在于包括以下步骤 (1)将聚丙烯腈(PAN)、丝素(SF)以及抗菌剂三者进行混合，然后溶于N-N二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌后得到分散均匀的静电纺丝溶液；其中，SF与PAN的重量比值为O. f 1，抗菌剂为SF重量的10-30% ； (2)采用制得的静电纺丝溶液进行静电纺丝，得到丝素/聚丙烯腈(SF/PAN)基抗菌防紫外纳米纤维膜。
2.根据权利要求1所述的静电纺丝制备方法，其特征在于静电纺丝时，调整静电纺丝溶液的流速为O. 3^1. lml/h，待其稳定挤出时，施加扩17KV的高压静电，通过铝箔纸接收板得到SF/PAN基抗菌防紫外纳米纤维膜。
3.根据权利要求1或2所述的静电纺丝制备方法，其特征在于静电纺丝采用的静电纺丝装置包括注射器和接收板，注射器一端设置有用于喷出静电纺丝溶液的喷丝头，喷丝头朝向接收板的方向，喷丝头与接收板之间连接有高压电源。
4.根据权利要求3所述的静电纺丝制备方法，其特征在于所述的注射器的活塞推杆端部固定在支座一侧，支座底部固定在底座上。
5.根据权利要求3所述的静电纺丝制备方法，其特征在于喷丝头与接收板距离控制在ll 19cm，喷丝头的直径为O. 3 O. 55臟。
6.根据权利要求1或2所述的静电纺丝制备方法，其特征在于所述的PAN摩尔质量Mw=13000(Tl70000g/mol，PAN 的链状结构式如下
7.根据权利要求1或2所述的静电纺丝制备方法，其特征在于所述的抗菌剂为三氯均二苯脲(TCC)，其结构式如下
8.根据权利要求1或2所述的静电纺丝制备方法，其特征在于步骤(I)所述的静电纺丝溶液具体制备方法如下将聚丙烯腈(PAN)、丝素(SF)以及抗菌剂置于20ml的样品瓶中，然后用移液管向样品瓶内移取15ml的N-N二甲基甲酰胺(DMF)，将样品瓶用生料带密封，力口热到60°C搅拌24小时以上，得到静电纺丝溶液。
9.根据权利要求1或2所述的静电纺丝制备方法，其特征在于所述的静电纺丝溶液中，PAN的质量浓度为6 10wt%。
全文摘要
本发明涉及一种丝素/聚丙烯腈基抗菌防紫外纳米纤维膜的静电纺丝制备方法，属于功能性纳米纤维的制备技术领域。一种丝素/聚丙烯腈(SF/PAN)基抗菌防紫外纳米纤维膜的静电纺丝制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)将聚丙烯腈(PAN)、丝素(SF)以及抗菌剂三者进行混合，然后溶于N-N二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌后得到分散均匀的静电纺丝溶液；其中，SF与PAN的重量比值为0.1~1，抗菌剂为SF重量的10-30%；(2)采用制得的静电纺丝溶液进行静电纺丝，得到丝素/聚丙烯腈(SF/PAN)基抗菌防紫外纳米纤维膜。本发明制备方法简单，抗菌剂在纳米纤维内分布均匀，且抗菌抑菌效果良好。以SF/PAN纳米纤维膜为参考样，SF/PAN/TCC纳米纤维膜抑菌率和抗菌率分别达到90%以上和45%以上。
文档编号D04H1/728GK103061040SQ20131000504
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月6日 优先权日2013年1月6日
发明者胡毅, 戴莉艳, 俞丽娟, 沈桢 申请人:浙江理工大学