一種聚乙烯醇/蜂蜜納米纖維膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及膜技術(shù)及制備領(lǐng)域，具體涉及一種聚乙烯醇/蜂蜜納米纖維膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米纖維具有超高的比表面積、極大長徑比、高孔隙率和高表面凝聚力，作為優(yōu)良的膜材料在許多領(lǐng)域已成功應(yīng)用。用作過濾分離材料，納米纖維材料過濾效率高、空氣阻抗低，用作過濾介質(zhì)具有天然的優(yōu)點，根據(jù)所要過濾物質(zhì)的形狀大小，有效降低過濾材料通道和孔洞的尺寸，就能大幅提高過濾效率。用作生物醫(yī)藥材料，用于組織工程、傷口愈合、藥物釋放和傳送，還可制備納米級的仿生纖維，這種纖維可以制成繃帶，促進傷口愈合后可被人體自然吸收降解。用作能源材料，已成功地作為高分子電池、光電電池和質(zhì)子交換原料電池的材料。用作增韌復(fù)合材料，納米纖維會制成納米復(fù)合材料，相對于同樣材質(zhì)的微米纖維，如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維等，納米纖維具備更好的機械性能。用作傳感材料，至今為止，納米纖維已廣泛研究用于氣體傳感器、液體傳感器、化學傳感器、光學傳感器以及生物傳感器，高比表面積所提高的傳感器的靈敏度，以及能夠?qū)Ρ粰z測材料具有非?？焖俚捻憫?yīng)速度，是納米纖維膜組裝的傳感器的兩大優(yōu)勢。用作國防和反恐材料，某些聚合物納米纖維對戰(zhàn)爭中毒劑的高敏感性使其成為化學和生物毒素探測的理想材料，其檢測水平可達十億分之幾的微量濃度，目前這方面的研究主要集中在各種生化武器試劑俘獲和去污能力的改性納米纖維界面方法等。可見，納米纖維在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和高科技領(lǐng)域具有很好的開發(fā)前景和應(yīng)用優(yōu)勢。
[0003]靜電紡絲是制備納米纖維重要的技術(shù)手段，其生產(chǎn)過程可分流體帶電、形成Talor錐、細化的射流、不穩(wěn)定的射流和納米纖維的接收五個部分。處于針筒中的紡絲液，在重力、紡絲液與針頭的附著力和自身表面張力的作用下，形成懸掛在針頭出口的液滴，外加電極時，這些紡絲液滴的表面就會帶上電荷，紡絲液滴表面電荷之間的庫侖力與表面張力相反。當電場強度增大時，電荷庫侖力大于液滴表面張力，帶電液滴的曲率會發(fā)生變化，被拉長變成錐形，這種形狀被稱為泰勒錐。當電場強度增大到紡絲液滴足以克服其表面張力時，在針頭形成噴射流，噴射流在電場力的作用下，發(fā)生分裂、不穩(wěn)定的鞭打、溶劑的揮發(fā)等現(xiàn)象，最終在接收板上固化形成納米纖維。
[0004]聚乙稀醇(Polyvinyl Alcohol，簡稱PVA)是一種無毒、無味的合成高分子材料，形狀有片狀、絮狀或粉末狀固體三種形態(tài)，分子結(jié)構(gòu)比較規(guī)整，是一種具有一定結(jié)晶度的半結(jié)晶性聚合物。由于PVA分子鏈內(nèi)含有大量的輕基，分子內(nèi)和分子間都很容易形成氫鍵，大量的氫鍵使其具有良好的水溶性、生物相容性和反應(yīng)性。目前將PVA和蜂蜜相結(jié)合的納米纖維膜制備方法未見，而蜂蜜的抗菌抑菌作用已經(jīng)在醫(yī)學臨床中得到證實，將PVA和蜂蜜結(jié)合起來制作成納米纖維膜，可以擴展該材料的應(yīng)用領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種既具有良好抗菌性又具有良好降解性能的納米纖維膜。
[0006]為解決以上技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┑囊环N聚乙烯醇/蜂蜜納米纖維膜的制備方法，包括:
[0007]a)提供聚乙烯醇溶液；
[0008]b)將所述聚乙烯醇溶液與蜂蜜混合，得到紡絲溶液；
[0009]c)將所述紡絲溶液通過靜電紡絲，得到聚乙烯醇/蜂蜜納米纖維膜。
[0010]優(yōu)選的，步驟a)具體為:
[0011]將聚乙烯醇與溶劑在封閉條件下混合均勻，得到聚乙烯醇溶液。
[0012]優(yōu)選的，所述在封閉條件下混合均勻具體為:
[0013]將所述聚乙烯醇與溶劑注入封閉的第一容器中，并將所述第一容器在水浴中進行磁力攪拌，得到聚乙烯醇溶液；
[0014]或，
[0015]將所述聚乙烯醇與溶劑注入開放的第二容器中，將所述第二容器密封，并將所述第二容器置于水浴中進行磁力攪拌，得到聚乙烯醇溶液。
[0016]優(yōu)選的，所述水浴的溫度為40?100°C ;攪拌時間為2?5小時，攪拌速度設(shè)定為70?100轉(zhuǎn)/分。
[0017]優(yōu)選的，所述聚乙烯醇溶液的質(zhì)量濃度為5wt%? 15wt%。
[0018]優(yōu)選的，步驟b)中所述聚乙烯醇溶液與蜂蜜的重量比為(70?99): (1?30)。
[0019]優(yōu)選的，步驟c)具體為:
[0020]cl)調(diào)節(jié)紡絲溫度為20_25°C，濕度為50% -70% ；
[0021]c2)將步驟b)得到的紡絲溶液在第一條件下進行靜電紡絲，得到預(yù)制件；所述第一條件具體為靜電紡絲設(shè)備的注射器出口端距接收板的距離為10-30cm，紡絲電壓為10-30kV，紡絲速度為(λ 1-lmL/h ；
[0022]c3)將所述預(yù)制件干燥，得到得到聚乙烯醇/蜂蜜納米纖維膜。
[0023]優(yōu)選的，所述步驟c2)中的接收板表面還包括一層基材，所述注射器出口端距所述基材的距離為10-30cm。
[0024]本發(fā)明還提供了一種所述的制備方法制備的聚乙烯醇/蜂蜜納米纖維膜。
[0025]優(yōu)選的，所述聚乙烯醇和蜂蜜的重量比為(70?99): (1?30)。
[0026]優(yōu)選的，所述多孔吸附材料為活性炭、泡沫金屬和多孔陶瓷中的一種或多種。
[0027]本發(fā)明提供了一種聚乙烯醇/蜂蜜納米纖維膜，包括:a)提供聚乙烯醇溶液；b)將所述聚乙烯醇溶液與蜂蜜混合，得到紡絲溶液；c)將所述紡絲溶液通過靜電紡絲，得到聚乙烯醇/蜂蜜納米纖維膜。更進一步的本發(fā)明還保護了上述制備方法制備的納米復(fù)合膜。由于本發(fā)明提供的納米纖維膜中包括了蜂蜜，而蜂蜜主要成分是果糖和葡萄糖，兩者含量合計約占70 %，蜂蜜還中含有大量的微量元素，具有良好的抗菌、抑菌作用，是一種天然的抗菌劑，所以通過蜂蜜和聚乙烯醇的共同制備納米纖維膜，使得納米纖維膜具有更良好的抗菌性。又因為蜂蜜是天然可生物降解的材料，所以使本發(fā)明制備的納米纖維膜具備生物降解性。由于蜂蜜粘度較大，通常的靜電紡絲不能紡織出纖維狀材料，但是蜂蜜中含有大量的果糖和葡萄糖，果糖和葡萄糖中含有大量的羥基，聚乙烯醇中也含有大量的羥基，所以聚乙烯醇、蜂蜜和水性溶劑能夠形成穩(wěn)定的良好的溶液體系，能夠具有良好的靜電紡絲性能，制備出性能穩(wěn)定的納米纖維膜。
【附圖說明】
[0028]圖1本發(fā)明提供的實施例1制備的聚乙烯醇/蜂蜜納米纖維膜的電鏡圖。
【具體實施方式】
[0029]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0030]本發(fā)明提供了一種納米纖維膜的制備方法，以蜂蜜作為改性材料與聚乙烯醇混合制備納米纖維膜，具體包括以下步驟:
[0031]a)提供聚乙烯醇溶液；
[0032]b)將所述聚乙烯醇溶液與蜂蜜混合，得到紡絲溶液；
[0033]c)將所述紡絲溶液通過靜電紡絲，得到聚乙烯醇/蜂蜜納米纖維膜。
[0034]按照本發(fā)明，所述聚乙烯醇優(yōu)選使用的分子量為12萬?22萬的聚乙烯醇，提供聚乙烯醇溶液優(yōu)選為將聚乙烯醇與溶劑在封閉條件下混合均勻；本發(fā)明使用的溶劑優(yōu)選為水性溶劑，更優(yōu)選為水，最優(yōu)選為去離子水，因為去離子水中基本無任何離子形式的雜質(zhì)，所以在靜電紡絲制備納米纖維膜過程中不會干擾噴絲過程。本發(fā)明優(yōu)選的在封閉條件下混合均勻具體為將所述聚乙烯醇與溶劑注入封閉的第一容器中，并將所述第一容器在水浴中進行磁力攪拌，得到聚乙烯醇溶液；或，將所述聚乙烯醇與溶劑注入開放的第二容器中，將所述第二容器密封，并將所述第二容器置于水浴中進行磁力攪拌，得到聚乙烯醇溶液。所述第一容器和第二容器均優(yōu)選為具有可拆卸具有密閉機構(gòu)的容器，更有選為第一容器為帶密封蓋的容器，第二容器為開口容器，所述將第二容器密封優(yōu)選為在所述開口容器上用錫箔紙密封。
[0035]按照本發(fā)明，聚乙烯醇和去離子水的混合物在水浴磁力攪拌器的作用下能夠使聚乙烯醇溶液混合更加均勻，所述水浴的溫度優(yōu)選為40?100°C，更優(yōu)選為50?90°C，最優(yōu)選為55?70°C ;攪拌時間為2?5小時，攪拌速度設(shè)定為70?100轉(zhuǎn)/分。按照本發(fā)明，所述聚乙稀醇溶液的質(zhì)量濃度為5wt%? 15wt%，本發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，在聚乙稀醇和其他高分子化合物或天然高分子共同進行靜電紡絲制備納米纖維膜的過程中，溶液的濃度對產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大，尤其是對于蜂蜜這種粘稠度較高的物質(zhì)，如果溶液粘度過高會堵塞注射器的噴絲頭，導(dǎo)致纖維不均勻，而粘度過低又不能形成纖維狀的產(chǎn)品，進而不能形成納米纖維膜，而溶液的濃度又直接影響著溶液的粘度，所以對溶液濃度的控制至關(guān)重要。
[0036]所以在所述聚乙烯醇溶液的基礎(chǔ)上，保證所述聚乙烯醇溶液與蜂蜜的重量比為(70?99): (1?30)，更優(yōu)選為(75?95): (5?25)，更優(yōu)選為(80?90): (10?20)。根據(jù)上述配比計算，所述紡絲溶液的濃度優(yōu)選為5%?15%。本發(fā)明中將制備好的聚乙烯醇溶液與蜂蜜優(yōu)選在室溫下混合，混合設(shè)備優(yōu)選為水浴磁力攪拌器，混合時間優(yōu)選為1?3小時。
[0037]將制備得到的紡絲溶液在本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的靜電紡絲設(shè)備中進行靜電紡絲，步驟具體為cl)調(diào)節(jié)紡絲溫度為20-25°C，濕度為50% -