一種以聚谷氨酸水凝膠為架橋的聚乙烯醇納米纖維制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以聚谷氨酸水凝膠為架橋的聚乙烯醇納米纖維制備方法，屬于生物高分子材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水凝膠是一種高分子三維網(wǎng)絡(luò)與水組成的多元體系，能在水或某些水溶液中發(fā)生溶脹。溶脹后的水凝膠有許多諸如智能環(huán)境響應(yīng)性的特性，因此近幾十年對于水凝膠的研究一直是一個熱點。聚Y-谷氨酸(Y-PGA)是一種可通過微生物法大量制備的可生物降解水溶性大分子，其結(jié)構(gòu)中含有大量羧基，因此親水性十分優(yōu)秀。以聚Y-谷氨酸為原料制作的水凝膠在提升吸水保水性的同時，還集合了其它水凝膠所缺失的生物可降解性、環(huán)境友好性、無毒可食性等特點。近年來，聚谷氨酸水凝膠已大量應(yīng)用于材料、醫(yī)學(xué)、日用品等領(lǐng)域。其中，在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用正日漸成為聚谷氨酸水凝膠應(yīng)用的新方向。
[0003]在國內(nèi)外，均有對聚谷氨酸靜電紡絲的研究。2009年，Eun-Hye Lee等人便用加入PEG與Triton X-100的聚谷氨酸溶液作為紡絲液得到了 200nm_2 μ m直徑的靜電紡纖維。2011年，Shige Wang等人便將靜電紡絲得到的聚谷氨酸納米纖維應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。汪正華等人申請了專利號為ZL201210476528.7的發(fā)明專利《一種聚谷氨酸纖維布及其制備方法和應(yīng)用》，史向陽等人申請了專利號為ZL201110202821.X的發(fā)明專利《一種水穩(wěn)定性Y-聚谷氨酸納米纖維的制備方法》等等。但上述研究均未涉及對聚谷氨酸水凝膠靜電紡絲的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種以聚谷氨酸水凝膠為架橋的聚乙烯醇納米纖維制備方法，該方法采用靜電紡絲工藝，操作簡便，工藝條件溫和，制備的產(chǎn)品中Y-聚谷氨酸水凝膠顆粒與聚乙烯醇纖維結(jié)合十分牢固，在紡織領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值。
[0005]本發(fā)明的一種以聚谷氨酸水凝膠為架橋的聚乙烯醇納米纖維制備方法，包括如下步驟:
[0006](I) Y-聚谷氨酸水凝膠的制備:稱取一定量的分子量為100萬道爾頓的Y-聚谷氨酸，用去離子水配制成濃度為4-20%的溶液，調(diào)節(jié)pH至3.5-4.5，加入占Y _聚谷氨酸質(zhì)量30-50%的乙二醇二縮水甘油醚交聯(lián)劑，然后用保鮮膜封裝，在40-60°C條件下水浴16-24h，交聯(lián)后得到Y(jié)-聚谷氨酸水凝膠。
[0007](2) Y-聚谷氨酸水凝膠紡絲液的制備:將水凝膠剪成米粒大小，加入相當(dāng)于水凝膠質(zhì)量50-500倍的去離子水，靜置吸附24-48h至水凝膠溶脹平衡；再將溶脹的水凝膠用剪切器攪碎l_3min，得到可自由流動的納米級水凝膠流體，即為Y -聚谷氨酸水凝膠紡絲液。
[0008](3)紡絲液的制備:配制濃度為30-70 %的聚乙烯醇溶液，將聚乙烯醇溶液與Y-聚谷氨酸水凝膠紡絲液按體積比X: 1-X混合(X = 2、3、4、5、6、7、8)，得到的混合液即為紡絲液。
[0009](4)靜電紡絲:吸取適量紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，用錫紙進(jìn)行接收，即得以聚谷氨酸水凝膠為架橋的聚乙烯醇納米纖維。
[0010]本發(fā)明使用掃描電子顯微鏡(SEM)等分析手段對本發(fā)明方法可行性進(jìn)行了驗證，最終得到了納米級的以聚谷氨酸水凝膠為架橋的聚乙烯醇納米纖維，所述納米纖維以Y-聚谷氨酸水凝膠作為架橋相互連接。通過觀察納米纖維纖維基體，可知纖維基體由聚乙烯醇和Y-聚谷氨酸水凝膠組成。
[0011]有益效果:
[0012]本發(fā)明采用靜電紡絲工藝，操作簡便，工藝條件溫和；所制得的納米纖維中含有Y -聚谷氨酸水凝膠顆粒，并且以Y -聚谷氨酸水凝膠作為架橋相互連接，所制備的產(chǎn)品中聚谷氨酸水凝膠顆粒與聚乙烯醇纖維結(jié)合十分牢固，因此在紡織領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值；而靜電紡絲得到的纖維直徑更細(xì)、比表面積更大，因此納米纖維的吸濕性得到改善，表面性能更優(yōu)秀。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0014]實施例1
[0015]取分子量為100萬道爾頓的Y-聚谷氨酸粉末3.913g，加入26.4ml去離子水，攪拌均勻溶解后調(diào)節(jié)PH至4.0,加入1.44g乙二醇二縮水甘油醚，攪拌均勻后保鮮膜封裝，50°C中水浴20h，交聯(lián)成型后取出。將凝膠切成米粒大小，加入相當(dāng)其重量100倍的去離子水，保鮮膜封裝到24h溶脹平衡后進(jìn)行機械攪碎。在得到的水凝膠流體中加入相當(dāng)于其體積4倍的質(zhì)量濃度為50%的聚乙烯醇乙醇溶液得到紡絲液，再用靜電紡儀器進(jìn)行紡絲，可得到直徑約為120nm的納米纖維。
[0016]實施例2
[0017]將實施例1中得到的水凝膠流體與質(zhì)量濃度為50 %的聚乙烯醇乙醇溶液按體積比3: 7進(jìn)行混合得到紡絲液，再用靜電紡儀器進(jìn)行紡絲，可得到直徑約為160nm的納米纖維。
【主權(quán)項】
1.一種以聚谷氨酸水凝膠為架橋的聚乙烯醇納米纖維制備方法，包括如下步驟: (1)Y-聚谷氨酸水凝膠的制備:稱取一定量Y-聚谷氨酸，用去離子水配制成濃度為4-20 %的溶液，調(diào)節(jié)pH至3.5-4.5，加入占Y -聚谷氨酸質(zhì)量30-50 %的乙二醇二縮水甘油醚交聯(lián)劑，然后用保鮮膜封裝，在40-60°C條件下水浴16-24h，交聯(lián)后得到Y(jié) -聚谷氨酸水凝膠； (2)Y-聚谷氨酸水凝膠紡絲液的制備:將水凝膠剪成米粒大小，加入相當(dāng)于水凝膠質(zhì)量50-500倍的去離子水，靜置吸附24-48h至水凝膠溶脹平衡，再將溶脹的水凝膠攪碎l-3min,便得到可自由流動的水凝膠流體，即為Y -聚谷氨酸水凝膠紡絲液； (3)紡絲液的制備:配制濃度為30-70%的聚乙烯醇溶液，將聚乙烯醇溶液與Y-聚谷氨酸水凝膠紡絲液按體積比混合，得到的混合液即為紡絲液。 (4)靜電紡絲:吸取適量紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，用錫紙進(jìn)行接收，便得到了以聚谷氨酸水凝膠為架橋的聚乙烯醇納米纖維。2.如權(quán)利要求1所述一種以聚谷氨酸水凝膠為架橋的聚乙烯醇納米纖維制備方法，其特征在于，所述Y -聚谷氨酸是分子量為50-120萬道爾頓的高分子量產(chǎn)品。3.如權(quán)利要求1所述一種以聚谷氨酸水凝膠為架橋的聚乙烯醇納米纖維制備方法，其特征在于，采用機械攪碎的方法得到Y(jié)-聚谷氨酸水凝膠紡絲液。4.如權(quán)利要求1所述一種以聚谷氨酸水凝膠為架橋的聚乙烯醇納米纖維制備方法，其特征在于，所述Y-聚谷氨酸水凝膠紡絲液中，Y-聚谷氨酸水凝膠顆粒粒徑為納米級。5.如權(quán)利要求1所述一種以聚谷氨酸水凝膠為架橋的聚乙烯醇納米纖維制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液與Y-聚谷氨酸水凝膠紡絲液混合比為X: 10-X，X = 2、3、4、5、6、7、806.如權(quán)利要求1所述的一種以聚谷氨酸水凝膠為架橋的聚乙烯醇納米纖維制備方法，其特征在于，所述納米纖維以Y-聚谷氨酸水凝膠作為架橋相互連接。
【專利摘要】本發(fā)明公不了一種以聚谷氨酸水凝膠為架橋的聚乙烯醇納米纖維制備方法，屬于生物高分子材料領(lǐng)域。其制備方法包括如下步驟：(1)制備γ-聚谷氨酸水凝膠；(2)制備γ-聚谷氨酸水凝膠紡絲液：將吸水溶脹后的凝膠攪碎并將所得流體與聚乙烯醇溶液混合得到紡絲液；(3)在靜電紡儀器上紡絲得到納米纖維。本發(fā)明采用靜電紡絲工藝，操作簡便，工藝條件溫和；所制得的納米纖維中含有γ-聚谷氨酸水凝膠顆粒，并且以γ-聚谷氨酸水凝膠作為節(jié)點相互連接，所制備的產(chǎn)品中聚谷氨酸水凝膠顆粒與聚乙烯醇纖維結(jié)合十分牢固，因此在紡織領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值；而靜電紡絲得到的纖維直徑更細(xì)、比表面積更大，因此納米纖維的吸濕性得到改善，表面性能更優(yōu)秀。
【IPC分類】D01F8/12, D01D5/00, C08L77/04, C08J3/075, D01F8/10, C08J3/24
【公開號】CN105200561
【申請?zhí)枴緾N201410314524
【發(fā)明人】李政, 華嘉川, 張健飛, 鞏繼賢, 喬長晟
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2014年6月30日