一種天然高分子短纖維的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種天然高分子短纖維的制備方法，包括如下步驟：（1）配制一定濃度的天然高分子溶液，往天然高分子溶液中加入所需量的鹽類化合物，得到含鹽天然高分子溶液，往含鹽天然高分子溶液中加入所需量的表面活性劑；（2）對步驟（1）得到的溶液進行攪拌，逐滴加入油相溶劑，制得初乳；（3）將步驟（2）得到的初乳通過非溶劑致相分離法在非溶劑浴中析出，真空冷凍干燥后即得天然高分子短纖維。天然高分子短纖維作為天然增強、改性材料，在生物醫(yī)藥、食品加工以及包裝等領域有著廣泛的應用前景。
【專利說明】 —種天然高分子短纖維的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是一種天然高分子短纖維的制備方法，涉及一種可用于生物醫(yī)藥、食品加工以及包裝等方面的材料制備方法，屬于生物醫(yī)用材料領域。
【背景技術】
[0002]用于聚合物增強的短纖維主要包括合成纖維、天然纖維和無機纖維。如將通用級浙青碳纖維切成直徑為15 μ m,強度為800GPa，模量41GPa的碳纖維，與酚醛系碳纖維(直徑14 μ m,強度200MPa)以8:2的比例混合，制得穩(wěn)定均整的紗條。編織成各種形狀的織物或短切成纖維可用于復合材料如水泥、鋁合金的增強體。林童等提供了一種功能納米短纖維的制備方法，主要利用靜電紡絲技術，在高壓電場下將聚合物溶液迅速拉伸成并轉化成固體超細纖維，生成直徑在50-1000納米的納米纖維，這些纖維被直接收集在水中，并且使用循環(huán)水真空泵加速收集，利用真空形成時高速水流所產生的剪切效應，將收集的納米長纖維迅速剪切成長度為幾個毫米的納米短纖維(CN200410084223.7)。趙彬等提供了一種水溶性聚乙烯醇短纖維的制備方法，包括紡絲原液的制備、紡絲、熱處理、紡絲后處理，該水溶性纖維特別適用于紡織、無紡布行業(yè)，生產刺繡基布，水溶性試紙，輔助生產高檔毛織物，是90°C水溶纖維的換代產品(CN200910191061.X)。王秀華等提供了一種連續(xù)聚合直紡高收縮聚酯短纖維的制備方法，包括連續(xù)縮聚改性共聚酯熔體的制備工藝和直紡高收縮聚酯短纖維的制備工藝；且在連續(xù)縮聚改性共聚酯熔體的制備工藝中采用精對苯二甲酸、間苯二甲酸、乙二醇單體為原料，制得改性共聚酯熔體，然后經計量、擠出、吹風冷卻、上油集束，牽伸、熱定型、卷曲、切斷工藝制得高收縮滌綸短纖維(CN201010124499.9)。錢軍等發(fā)明了一種聚酯短纖維的制備方法，尤其涉及一種阻燃再生滌綸短纖維的制備方法，其操作性強，工藝合理，生產效率高，可實現規(guī)?；笊a(CN201210399779.X)。CN200610048101.1涉及一種利用胡麻全桿制備粘膠短纖維的方法，它包括有制備胡麻全桿粘膠漿柏和利用該漿柏制備粘膠短纖維兩大步，可用于做紡織原料等，也可用于制造幣紙。
[0003]天然高分子短纖維具有密度小、無毒無害、高的強度和模量、易于表面處理等特點，原料來源豐富。近年來，隨著全球能源和環(huán)境間題日益突出，采用自然界豐富的天然高分子制備短纖維可以作為增強體分散在聚合物基質中，復合制成共混體補強性復合材料，將聚合物、短纖維的柔性和剛性很好結合，賦予材料高模量、高撕裂強度以及各向異性等。更重要的是，天然高分子蛋白質、多糖常常具有較好的生物相容性和生物可降解性，在對聚合物改性方面具有其它材料不可比擬的優(yōu)越性，在生物醫(yī)藥、食品加工以及包裝等領域有著廣泛的應用前景。天然高分子中很多蛋白，如彈性蛋白和膠原蛋白，是細胞外基質的主要成分，是組織支架的重要調節(jié)蛋白，影響細胞的粘附、生長、繁殖。大豆蛋白、玉米蛋白等則來源廣泛、價廉易得，其固體或水相分散形式的短纖維均可在食品加工以及包裝領域得到廣泛應用，是近年來倍受關注的一類天然高分子生物材料。甲殼素及其衍生物是一種天然高分子線形多糖，具有抗菌、消炎、止血、減少創(chuàng)面滲出和促進創(chuàng)傷組織再生、修復、愈合的功效，其短纖維復合敷料或藥劑在生物醫(yī)學領域備受關注。然而，目前仍缺乏通用、有效地 制備天然高分子短纖維的方法。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種通用、有效地制備天然高分子短纖維的方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案為:
[0006]一種天然高分子短纖維的制備方法，包括如下步驟:
[0007](I)配制一定濃度的天然高分子溶液，往天然高分子溶液中加入所需量的鹽類化合物，得到含鹽天然高分子溶液，往含鹽天然高分子溶液中加入所需量的表面活性劑；
[0008](2)對步驟(I)得到的溶液進行攪拌，逐滴加入油相溶劑，制得初乳；
[0009](3)將步驟(2)得到的初乳通過非溶劑致相分離法在非溶劑浴中析出，真空冷凍干燥后即得天然高分子短纖維。
[0010]其中，步驟(I)中，所述天然高分子為甲殼素、甲殼素衍生物、明膠、膠原蛋白、絲素蛋白、玉米蛋白、大豆蛋白或藻酸鹽中的一種或任意兩種或任意兩種以上的混合物。
[0011]其中，步驟(I)中，所述鹽類化合物為鈉鹽、鉀鹽或磷酸鹽中的一種。
[0012]其中，步驟(I)中，所述表面活性劑為磷脂、脂肪酸單甘油酯、脂肪酸蔗糖酯、脂肪酸山梨糖醇酐酯或脂肪酸丙二醇酯中的一種。
[0013]其中，步驟(I)中，所述天然高分子溶液的質量百分濃度為0.2_10%。
[0014]其中，步驟(I)中，對于每Iml天然高分子溶液，鹽類化合物的加入量為0.5_50mg。
[0015]其中，步驟(I)中，對于每Iml天然高分子溶液，表面活性劑的加入量為
0.0001—0.05ml。
[0016]其中，步驟(2)中，所述油相溶劑為低碳烷烴，所述油相溶劑的加入量為I?10ml。
[0017]其中，步驟(3)中，所得的天然高分子短纖維的直徑為0.2-5微米，長度為10-500微米。
[0018]本發(fā)明在天然高分子溶液中加入無機鹽，無機鹽與天然高分子聚電解質溶液相互作用，因同種電荷相互排斥而延長了高分子鏈靠攏的時間，并對高分子鏈的聚集尺寸起到穩(wěn)定及均一化的作用，另外，無機鹽具有強的親水效應，能夠使得到的初乳溶劑與非溶劑交換速率加快，有利于高分子鏈聚集尺寸的固定即短纖維的形成。
[0019]有益效果:相比于現有技術，本發(fā)明在天然高分子溶液中加入無機鹽，有效的延長了高分子鏈靠攏的時間，并對高分子鏈的聚集尺寸起到穩(wěn)定及均一化的作用，本發(fā)明的方法操作簡單，非溶劑多采用醇、水等無毒無害溶劑，符合環(huán)保要求，制得的纖維直徑和長度均勻，且具有良好的生物相容性和生物降解性，本發(fā)明方法適于產業(yè)化生產，是一種通用且有效制備天然高分子短纖維的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明方法制備得到的殼聚糖短纖維的掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0021]根據下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的內容僅用于說明本發(fā)明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發(fā)明。
[0022]實施例1
[0023]稱取0.05g羧甲基殼聚糖溶于5ml蒸餾水中，得到羧甲基殼聚糖溶液，往羧甲基殼聚糖溶液中加入0.05g氯化鈉，充分攪拌溶解后往溶液中加入100 μ lSpan20,快速攪拌30min后，再往溶液中逐滴加入Iml正己烷，繼續(xù)攪拌2h，攪拌后的溶液以乙醇析出，真空干燥后得到羧甲基殼聚糖短纖維。
[0024]實施例2
[0025]稱取0.2g明膠溶于20ml蒸餾水中，得到明膠溶液，往明膠溶液中加入0.05g氯化鉀，充分攪拌溶解后往溶液中加入Iml蔗糖硬脂酸酯(I %的水溶液)，快速攪拌Ih后，再往溶液中逐滴加入3ml正己烷，繼續(xù)攪拌2h，攪拌后的溶液以乙醇析出，真空干燥后得到明膠
短纖維。
[0026]實施例3
[0027]取桑蠶繭用0.l%Na2C03溶液以1:50的浴比(80g桑蠶繭、4gNa2C03、4000mL去離子水)在100° C下煮沸30分鐘，重復三次，在通風處晾干得脫除絲膠的絲素蛋白，以10%CaCl2的乙醇/水(v/v，8/2)溶液為溶劑溶解絲素蛋白，所得絲素-氯化鈣溶液，將絲素-氯化鈣溶液以去離子水透析48小時，每6小時更換一次去離子水，經旋轉蒸發(fā)制得質量濃度約8%的絲素蛋白水溶液。
[0028]在IOOml絲素蛋白水溶液中加入0.1g氯化鈉，充分攪拌溶解后往溶液中加入5ml磷脂酰膽堿(I %的水溶液)，快速攪拌Ih后，再往溶液中緩慢滴加IOml正己烷，繼續(xù)攪拌4h，攪拌后的溶液以異丙醇析出，真空冷凍干燥后得到絲素蛋白短纖維。
[0029]實施例4
[0030]稱取0.5g明膠溶于20ml蒸餾水中，2g玉米蛋白溶于20ml90%乙醇-水溶液中，將兩種溶液混合并往混合溶液中加入0.2g磷酸氫二鈉，充分攪拌溶解后再往混合溶液中加Λ 100 μ I Tween20，高速攪拌Ih后，緩慢滴加IOml正己烷，繼續(xù)攪拌2h，攪拌后的溶液以
無水乙醇析出，真空干燥后得到明膠/玉米蛋白復合短纖維。
[0031]本發(fā)明的天然高分子短纖維制備方法，非溶劑的選擇除了實施例1?4所列的物質，其余的無毒溶劑均適用于本發(fā)明的方法。
[0032]本發(fā)明的天然高分子短纖維制備方法，表面活性劑的選擇除了實施例1?4所列的物質，其余無毒可食用的表面活性劑均適用于本發(fā)明的方法。
[0033]本發(fā)明的天然高分子短纖維制備方法，油相溶劑的選擇除了實施例1?4所列的正己烷，其余的低碳烷烴都可以作為油相溶劑實現本發(fā)明天然高分子短纖維的制備。
【權利要求】
1.一種天然高分子短纖維的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)配制一定濃度的天然高分子溶液，往天然高分子溶液中加入所需量的鹽類化合物，得到含鹽天然高分子溶液，往含鹽天然高分子溶液中加入所需量的表面活性劑； (2)對步驟(I)得到的溶液進行攪拌，逐滴加入油相溶劑，制得初乳； (3)將步驟(2)得到的初乳通過非溶劑致相分離法在非溶劑浴中析出，真空冷凍干燥后即得天然高分子短纖維。
2.根據權利要求1所述的天然高分子短纖維的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，所述天然高分子為甲殼素、甲殼素衍生物、明膠、膠原蛋白、絲素蛋白、玉米蛋白、大豆蛋白或藻酸鹽中的一種或任意兩種或任意兩種以上的混合物。
3.根據權利要求1所述的天然高分子短纖維的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，所述鹽類化合物為鈉鹽、鉀鹽或磷酸鹽中的一種。
4.根據權利要求1所述的天然高分子短纖維的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，所述表面活性劑為磷脂、脂肪酸單甘油酯、脂肪酸蔗糖酯、脂肪酸山梨糖醇酐酯或脂肪酸丙二醇酯中的一種。
5.根據權利要求1所述的天然高分子短纖維的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，所述天然高分子溶液的質量百分濃度為0.2-10%。
6.根據權利要求1所述的天然高分子短纖維的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，對于每Iml天然高分子溶液，鹽類化合物的加入量為0.5-50mg。
7.根據權利要求1所述的天然高分子短纖維的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，對于每Iml天然高分子溶液，表面活性劑的加入量為0.0001-0.05ml。
8.根據權利要求1所述的天然高分子短纖維的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，所述油相溶劑為低碳烷烴，所述油相溶劑的加入量為I?10ml。
9.根據權利要求1所述的天然高分子短纖維的制備方法，其特征在于:步驟(3)中，所得的天然高分子短纖維的直徑為0.2-5微米，長度為10-500微米。
【文檔編號】D01F9/04GK103541041SQ201310306114
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權日:2013年7月19日
【發(fā)明者】陸玲玲, 姚琛, 盧琳 申請人:東南大學