[发明专利]一种高强耐磨纳米纤维复合纱及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纺织领域，涉及到一种高强力耐磨性纳米纤维复合纱及其制备方法。

背景技术

静电纺丝是制取纳米纤维的一种简单而经济的方法。和传统纺丝方法相比，静电纺丝有两个显著特点，其一是牵伸力采用电场力，其二是纺得纤维细(50-1000nm)。静电纺丝所制备的纤维网，具有孔洞小、孔隙率高、比表面积大等特性，可用于过滤材料、阻隔及分离膜、生物医用材料及功能性材料等。静电纺纳米纤维具有与天然细胞外基质相近的微观构造，使制备的支架能够仿生天然细胞外基质的结构特点；其极高的比表面积也为活性因子的有效释放提供了理想平台。因此，在短短的几年时间里，电纺技术就已经被广泛应用在组织工程研究的各个领域。

然而，普通电纺通常得到的是纤维无规取向的膜材料，在要求纤维高度取向排列如微电子学、光子学及组织工程支架等方面的应用受到了限制，而制备可编织的取向纳米纤维纱将大大拓展其应用领域。许多研究者对取向纳米纤维纱制备方法进行了探索。Yan H等单针头静电纺丝制备纳米纤维，采用相对配置圆筒取向收集，通过圆筒反向回转对纤维加捻，圆筒中间筒管卷绕进行收集，制得的纱线具有较好的强力(Yan H，Liu L，Zhang Z.MATERIALS LETTERS.2011，65(15-16)：2419-2421.)。Dabirian F等采用共轭静电纺丝制备纳米纤维，采用旋转的装置收集并加捻，将收集的纤维引出并通过热处理装置后卷绕收集，热处理后纱线强力显著提高(Dabirian F，Ravandi S A H，Sanatgar R H，et al.FIBERS AND POLYMERS.2011，12(5)：610-615.)。美国专利US2009324950-A1中Kim H等将多个喷头喷出的电纺纤维利用带电圆盘取向收集，然后将纤维束剥取下来卷绕收集成取向纳米纤维纱，该纱线具有较好的强力。美国专利US6106913-A中Balonis R J等将一个喷头喷出的电纺纤维利用气流沉积到导引长丝上，经牵引卷绕制成高强力纳米纤维包芯纱，并利用该纱线编织成纳米纤维器件。该方法因纳米纤维间同种电荷相互排斥影响纤维沉积效率。中国专利CN200710021149.8中李新松等采用高分子长丝或纱为芯材导丝，一对或多对喷丝头共轭纺丝制备纳米纤维，喷口相对的喷丝头喷出的纳米纤维带有相反电荷，在空中相互吸引、沉积在芯材导丝上，牵引卷绕制得表面包覆纳米纤维的高强力纱。高强力复合纳米纤维纱通过编织等加工成片状、圆柱状、块状、异型状织物等，用作皮肤、血管、骨等组织工程支架、缝合线、功能性纺织品、增强材料。目前公开的纳米纤维纱线制备方法中纳米纤维裸露在外，耐磨性较差，后续编织过程中容易受到损伤。

因此，有必要发明一种既能保持良好的纳米纤维结构，又具有高强力高耐磨性的纳米纤维复合纱及其制备方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种高强力高耐磨性纳米纤维复合纱及其制备方法，该复合纱既能保持纳米纤维高比表面积等优点，又具有较高的强力和较好的耐磨性，能适应后续纳米纤维器件等的编织要求。

技术方案：本发明的高强力高耐磨性纳米纤维复合纱由芯纱1和包缠纱2、3组成，其中芯纱1可以采用取向纳米纤维纱线，也可以采用纳米纤维/长丝包芯纱，直径为2-300微米；包缠纱2、3采用水溶性或碱溶性化纤长丝，直径为20-500微米。作为芯纱1皮层的纳米纤维可以采用生物高分子材料如乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、胶原蛋白(Collagen)、丝素蛋白(Silk fibroin)、明胶(Gelatin)、甲壳素(Chitin)、透明质酸(HA)、聚(ε-己内酯)(PCL)、聚(三甲基碳酸酯)(PTMC)等加药物等添加剂制备；也可采用功能材料如电纺无机碳纳米管纱(MWNTs)、二氧化钛(TiO₂)和硫化锌(ZnS)纱等。芯纱1采用纳米纤维包芯纱时，芯材可以采用水溶性维纶或碱溶性聚酯等长丝或纱，也可采用生物相容性或普通的长丝或纱。

高强力高耐磨性纳米纤维复合纱的制备方法是采用高强纳米纤维纱或纳米纤维/长丝包芯纱为芯纱1，采用水溶性维纶或碱溶性聚酯等长丝利用空心锭对芯纱包缠形成复合纱。采用一次或两次包缠以实现对纳米纤维良好包覆，从而后道编织时复合纱具有优良耐磨性。