[0001] 本发明涉及一种二醋酸纤维素纤维膜及其制备 方法， 特别涉及一种由扁截面状 、 表面多孔的二醋酸纤维素纤维构成的膜及其制 备方法。

背景技术

[0002] 目前人们在药物控缓释、 组织工程、 生物敷料、 生物膜、 过滤分离等领域对吸 附能力强、 过滤效果好的材料有着迫切的需求。 利用静电纺丝技术制备的纤维 膜， 具有纤维直径小、 比表面积大、 吸附能力强等特性， 在生物医用、 过滤分 离等领域有着广阔的应用前景。 但目前用静电纺丝技术制备的纤维膜中纤维多 为圆形截面且表面没有孔洞。 扁平截面纤维比圆形截面纤维具有更大的比表 面 积， 纤维表面的孔洞又可进一步增加比表面积， 因而具有更高的吸附能力和更 好的空气过滤效果。 因此， 由多孔、 扁截面纤维构成的薄膜在药物释放、 组织 支架、 空气过滤等领域具有良好的应用前景。

[0003] 二醋酸纤维素是纤维素衍生物， 能够自然降解， 生物相容性好， 价格低廉。 其 制品与人体长期接触不会引起过敏反应， 是环境友好材料。

[0004] 在本发明作出之前， 中国发明专利 CN 106948164 A公布了一种制备聚乳酸多孔 纤维薄膜的方法， 涉及工艺为将聚乳酸和聚环氧乙烷按一定的重 量比溶于共溶 剂中， 使用高压静电技术， 将聚合物溶液纺制成聚乳酸 /聚环氧乙烷复合纤维， 再将复合纤维浸入水溶液中， 刻蚀去除纤维中的聚环氧乙烷相。 由于其采用的 聚合物为聚乳酸， 所得纤维为圆形截面， 且纤维上的微孔是通过刻蚀去除纤维 中的一种组分得到的， 需要在静电纺丝之后增加刻蚀工艺， 流程较长。

发明概述

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 本发明针对现有技术存在的不足， 提供了一种工艺流程短、 生产成本低的纤维 表面具有多孔结构的扁截面二醋酸纤维素纤维 膜及其制备方法。

[0006] 实现本发明目的的技术方案是提供一种二醋酸 纤维素纤维薄膜的制备方法， 包 括如下步骤：

[0007] 1 . 常温条件下， 按聚氧化乙烯的质量为二醋酸纤维素质量的 1〜 20%， 将二醋 酸纤维素和聚氧化乙烯溶解于混合溶剂中， 所述的混合溶剂为丙酮 /水， 或丙酮 / 二氯甲烷， 得到二醋酸纤维素的浓度为 6〜 10%wt的溶液；

[0008] 2. 以步骤 1得到的二醋酸纤维素溶液为纺丝原液， 采用静电纺丝工艺， 在接收 屏上得到一种纤维表面具有多孔结构且纤维截 面为扁形的二醋酸纤维素纤维膜

[0009] 本发明技术方案所述的二醋酸纤维素的均分子 量为 40000， 乙酰度为 39.8% ; 所 述的聚氧化乙烯的均分子量为 30000; 所述丙酮 /水混合溶剂， 按体积比， 丙酮： 水为 3〜 5: 1 ; 所述丙酮 /二氯甲烷混合溶剂， 按体积比， 丙酮： 二氯甲烷为 1:0.5

〜 4。

[0010] 本发明技术方案提供的一种二醋酸纤维素纤维 薄膜的制备方法， 其静电纺丝工 艺的条件包括： 纺丝流量为 1〜 7ml/h; 纺丝电压为 9〜 15kv; 纺丝接收距离为 10 〜 15cm; 纺丝温度为 25〜 28°C， 相对湿度为 25〜 81%。

[0011] 本发明技术方案还包括按上述制备方法得到的 一种二醋酸纤维素纤维薄膜， 膜 中纤维截面为扁形， 单根纤维的横截面长为 0.8〜 m， 宽为 0.2〜 0>m， 长宽比 为 4〜 8: 1 ; 膜中纤维表面为多孔结构， 其孔径为 25〜 154nm， 孔隙率为 6〜 36%。

[0012] 本发明将具有不同挥发性能的溶剂混合， 用以溶解二醋酸纤维素； 采用静电纺 丝方法， 在静电高压电场力的作用下， 纺丝液滴克服表面张力而破裂成更小的 液滴， 继而溶剂挥发、 纤维固化并被牵伸沉积在接收屏上形成纤维膜 。 通过调 节溶剂的混合比例、 纺丝溶液浓度、 流速、 电场电压、 接收距离和环境温湿度 ， 控制纤维的截面和表面微孔孔径， 得到纤维直径为微米级、 表面具有大量孔 洞的扁截面二醋酸纤维素纤维膜。

发明的有益效果

有益效果

[0013] 由于上述技术方案的采用， 与现有技术相比， 本发明具有以下的优点： [0014] 1.本发明通过采用静电纺丝工艺制备多孔扁截� ��二醋酸纤维素纤维膜的方法， 操作简单， 成本低， 工艺条件易于控制。

[0015] 2.本发明采用具有不同挥发性能的溶剂组合， 通过控制溶剂混合比例得到截面 为扁形结构的纤维， 无需采用异形喷丝孔即可得到扁截面纤维。

[0016] 3.本发明制得的纤维膜中纤维表面具有多孔结� ��， 截面扁形， 比常规纤维膜比 表面积大， 吸附性能好。 通过改变溶剂的组合比例可控制纤维表面孔洞 结构和 孔径尺寸。

[0017] 4.本发明采用的是高挥发性溶剂， 溶剂在纤维成形过程中挥发， 不会残留在纤 维内部而影响制品的进一步使用。

对附图的简要说明

附图说明

[0018] 图 1是本发明实施例 1提供的多孔扁截面二醋酸纤维素纤维膜的扫� �电镜图； [0019] 图 2是本发明实施例 2提供的多孔扁截面二醋酸纤维素纤维膜的扫� �电镜图； [0020] 图 3是本发明实施例 3提供的多孔扁截面二醋酸纤维素纤维膜的扫� �电镜图； [0021] 图 4是本发明实施例 4提供的多孔扁截面二醋酸纤维素纤维膜的扫� �电镜图； [0022] 图 5是本发明实施例 5提供的多孔扁截面二醋酸纤维素纤维膜的扫� �电镜图。

发明实施例

本发明的实施方式

[0023] 下面结合附图和实施例， 对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述 。

[0024] 实施例 1

[0025] 本实施例提供一种多孔扁截面二醋酸纤维素纤 维膜， 其制备方法如下：

[0026] ( 1) 纺丝溶液组成： 二醋酸纤维素 (相对平均分子量为 40000) 的质量浓度为

8% , 聚氧化乙烯的质量为 5% (相对二醋酸纤维素的质量) ， 丙酮和水的总质量 浓度为 92%， 丙酮和水的体积比为 5: 1。

[0027] (2) 纺丝过程： 在流量泵的控制下， 二醋酸纤维素溶液以 2.5ml/h的速度从 10 ml注射器的圆形金属针头挤出， 在 15kv的电场力作用下加速向前运动， 进入相 对湿度为 29%、 温度为 21°C的大气环境， 最终落在距离金属针头 14cm处带有铝 箔的金属接收装置上， 得到多孔扁截面二醋酸纤维素纤维膜。 [0028] 参见附图 1， 它是本实施例以丙酮和水的体积比为 5: 1的混合溶剂制备的多孔 扁截面二醋酸纤维素纤维膜的扫描电镜图， 其中， （a） 为纤维膜放大倍数 1000 倍； （b） 为纤维膜放大倍数 10000倍； （c） 为纤维横截面放大倍数 2000倍。

[0029] 经检测， 构成纤维膜的纤维表面孔洞的孔径为 26.3〜 32.3nm， 平均孔径为 28.4n m, 孔隙率为 10.1%， 纤维横截面长宽比 4〜 8: 1。

[0030] 实施例 2

[0031] 本实施例制备多孔扁截面二醋酸纤维素纤维膜 的步骤如下：

[0032] （1） 纺丝溶液组成： 二醋酸纤维素 （相对平均分子量为 40000） 的质量浓度为

8% , 聚氧化乙烯的质量为 5% （相对二醋酸纤维素的质量） ， 丙酮和水的总质量 浓度为 92%， 丙酮和水的体积比为 3: 1。

[0033] （2） 纺丝工艺同实施例 1。

[0034] 参见附 2， 它是本实施例以丙酮和水的体积比为 3: 1的混合溶剂制备的多孔扁 截面二醋酸纤维素纤维膜的扫描电镜图， （a） 为纤维膜放大倍数 1000倍； （b） 为纤维膜放大倍数 10000倍。

[0035] 构成纤维膜的纤维表面孔洞的孔径为 23.3〜 27.0nm， 平均孔径为 24.7nm， 孔隙 率为 6.2%， 纤维横截面长宽比 4〜 8:1。

[0036] 实施例 3

[0037] 本实施例按如下方法制备多孔扁截面二醋酸纤 维素纤维膜：

[0038] 纺丝溶液组成： 二醋酸纤维素 （相对平均分子量为 40000） 的质量浓度为 6%， 聚氧化乙烯的质量为 15% （相对二醋酸纤维素的质量） ， 丙酮和二氯甲烷的总质 量浓度为 94%， 丙酮和二氯甲烷的体积比为 2: 1。

[0039] 纺丝工艺： 在流量泵的控制下， 二醋酸纤维素溶液以 lml/h的速度从 10mr注射 器的圆形金属针头挤出， 在 12kv的电场力作用下加速向前运动， 进入相对湿度 为 81%、 温度为 26°C的大气环境， 最终落在距离金属针头 12cm处带有铝箔的金 属接收装置上， 得到多孔扁截面二醋酸纤维素纤维膜。

[0040] 参见附图 3 , 它是本实施例提供的以丙酮和二氯甲烷的体积 比 2: 1的混合溶剂 制备的多孔扁截面二醋酸纤维素纤维膜的扫描 电镜图； （a） 为放大倍数 1000倍 的纤维膜； （b） 为放大倍数 10000倍的纤维膜。 [0041] 本实施例提供的多孔扁截面二醋酸纤维素纤维 膜， 其构成纤维膜的纤维表面孔 洞的孔径范围为 15.5〜 18.1nm， 平均孔径为 16.8nm， 孔隙率为 1.8%， 纤维横截面 长宽比 4〜 8: 1。

[0042] 实施例 4

[0043] 本实施例提供一种多孔扁截面二醋酸纤维素纤 维膜， 制备方法如下：

[0044] （1） 纺丝溶液组成： 二醋酸纤维素 （相对平均分子量为 40000） 的质量浓度为

6% , 聚氧化乙烯的质量为 15% （相对二醋酸纤维素的质量） ， 丙酮和二氯甲烷 的总质量浓度为 94%， 丙酮和二氯甲烷的质量比为 1 : 1。

[0045] （2） 纺丝过程： 同实施例 3。

[0046] 参见附图 4, 它是本实施例提供的以丙酮和二氯甲烷的体积 比 1 : 1的混合溶剂 制备的多孔扁截面二醋酸纤维素纤维膜的扫描 电镜图， 其中 （a） 为放大倍数 100 0倍的纤维膜， （b） 为放大倍数 10000倍的纤维膜。

[0047] 本实施例提供的多孔扁截面二醋酸纤维素纤维 膜， 构成纤维膜的纤维表面孔洞 的孔径范围为 55.8〜 68.1nm， 平均孔径为 62.0nm， 孔隙率为 15.4%。

[0048] 实施例 5

[0049] 本实施例提供一种扁平孔结构二醋酸纤维素纤 维， 其制备方法如下：

[0050] （1） 纺丝溶液组成： 二醋酸纤维素 （相对平均分子量为 40000） 的质量浓度为

6% , 聚氧化乙烯的质量为 15% （相对二醋酸纤维素的质量） ， 丙酮和二氯甲烷 的总质量浓度为 94%， 丙酮和二氯甲烷的质量比为 1 : 2。

[0051] （2） 纺丝过程： 在流量泵的控制下， 二醋酸纤维素溶液以 lml/h的速度从 10ml 注射器的圆形金属针头挤出， 在 12kv的电场力作用下加速向前运动， 进入相对 湿度为 52%、 温度为 26°C的大气环境， 最终落在距离金属针头 12cm处带有铝箔 的金属接收装置上， 得到多孔扁截面二醋酸纤维素纤维膜。

[0052] 参见附图 5， 它是本实施例以丙酮和二氯甲烷的体积比 1 : 2的混合溶剂制备的 多孔扁截面二醋酸纤维素纤维膜的扫描电镜图 ； （a） 为放大倍数 1000倍的纤维 膜， （b） 为放大倍数 8000倍的纤维膜。

[0053] 本实施例提供的扁平孔结构二醋酸纤维素纤维 ， 其构成纤维膜的纤维表面孔洞 的孔径范围为 94.5.5〜 110.8nm， 平均孔径为 98.4nm， 孔隙率为 28.4%， 纤维横截 面长宽比 4〜 8: 1。

[0054] 按本发明技术方案制得的二醋酸纤维素纤维膜 ， 膜中的纤维细， 直径为微米级 ， 且纤维表面具有多孔结构， 截面为扁形， 因此， 纤维膜比表面积大， 吸附性 能优良， 在生物敷料、 药物缓释、 组织支架等领域具有良好的应用前景。