[发明专利]一种静电纺丝制备淀粉和PBS复合纳米纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米纤维制备技术领域，具体说涉及一种基于静电纺丝方法制备淀粉和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）复合纳米纤维的方法。

背景技术

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是上世纪90年代初开发的一类脂肪族聚酯，具有成本低、力学性能好、热稳定性优良和加工性能优异等特点，可望成为传统高分子材料的替代品。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)具有和聚乙烯相近的拉伸强度和断裂伸长率，其熔点在110～117℃之间，玻璃化转变温度大约是-34℃，分解温度在350℃左右。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)不仅具有良好的生物降解性、优异的力学性能和成型加工性，而且是各种可降解高分子材料中最具有成本优势和大规模工业化条件的一种，因而备受关注。

淀粉是一种多糖类化合物，广泛存在小麦、玉米、马铃薯等植物中，作为自然界的一大类天然高聚物，资源十分丰富。同时来源广泛，成本低廉，又能够生物降解，所以在研究可降解材料领域，很在就有人将淀粉作为研究生物降解的材料了。对于可溶性淀粉，其粒径比较小，不但可以作为填料来制备降解复合材料，也能经过变形来处理制备降解塑料。

静电纺丝工艺是目前唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法，而采用电纺丝法制备的复合纳米纤维具有准纳米级的一维线状特征，具有高的比表面，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作为一种全生物降解聚酯，其制品的物理机械性能和可加工性能都很优良，作为环境友好材料，应用前景广泛，因此复合可溶性淀粉和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)纳米纤维的研究具有广阔的市场前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于静电纺丝法制备淀粉和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的复合纳米纤维的方法。

为实现本发明的目的采用的制备方法包括如下步骤：

1、制备电纺丝溶胶

（1）制备混合溶剂：在室温下，将三氯甲烷和异丙醇混合，制备成混合溶剂，其中三氯甲烷：异丙醇的体积分数比为4~6：1。

（2）制备PBS-有机溶剂溶胶：将PBS溶解在混合溶剂中，50℃以下微热搅拌2h至均匀透明，制备成重量体积(W/V)比为20～30%的PBS-有机溶剂溶胶。

（3）制备PBS-淀粉溶胶：将淀粉溶解在PBS-有机溶剂溶胶中，再次在50℃的条件下搅拌均匀，即得PBS-淀粉溶胶，PBS：淀粉的质量分数比为1：0.2~1。

2、静电纺丝法制备复合纳米纤维

利用上述的PBS-淀粉溶胶，进行静电纺丝制成淀粉-聚丁二酸丁二醇酯复合纳米纤维。静电纺丝仪的电纺丝条件：（1）电压为18KV；（2）针头与接收器间距为10 cm；（3）静电纺丝溶胶液滴加速度为0.3～0.5 mL/h；（4）不锈钢针孔直径为0.6～0.8 mm；接收器为：平面铝箔。

本发明所述淀粉为绿豆淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、甘薯淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉、菱角淀粉、莲藕淀粉或荸荠淀粉中的可溶性淀粉。

所述的PBS为吹塑级、挤出级或注塑级中的一种。

本发明的优点在于：本发明将低廉的可生物降解和可再生的淀粉加入到聚丁二酸丁二醇酯中，并采用静电纺丝工艺相结合的方法，制备了淀粉和聚丁二酸丁二醇酯复合纳米纤维，由于淀粉的生物降解性能更优于聚丁二酸丁二醇酯，复合后的纳米纤维具有更强的生物降解性。

附图说明

图1是本发明实施例1所述的方法制备的小麦淀粉-聚丁二酸丁二醇酯纳米纤维电镜图；

图2是本发明实施例2所述的方法制备的玉米淀粉-聚丁二酸丁二醇酯复合纳米纤维电镜图；

图2中所示的纤维，接收器为铝转盘，纤维直径小于1mm，为准纳米级。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。

实施例1

将2.8g吹塑级的聚丁二酸丁二醇酯（PBS）溶解在10.5mL的三氯甲烷和2.2mL的异丙醇的混合溶剂中，盖上薄膜，在室温下放入磁力搅拌器中以加热到50℃的条件下搅拌2h至均匀透明，即得PBS-有机溶剂溶胶。再将0.36g小麦可溶性淀粉溶于PBS溶胶，再次在50℃的条件下搅拌均匀，即得PBS-淀粉溶胶。

将搅拌均匀的PBS-淀粉溶剂溶胶注入到10ml静电纺丝注射器的针筒中进行静电纺丝，制成淀粉-聚丁二酸丁二醇酯复合纳米纤维，制备的淀粉-聚丁二酸丁二醇酯纳米纤维电镜图如图1所示，图中所示的纤维纤维直径小于1mm，为纳米级。静电纺丝条件：不锈钢针孔直径0.8mm，并与直流高压电源相联接；针头与铝箔间距离为10cm；电压为18kv；纺丝速度： 0.5ml/h。