[发明专利]一种普鲁兰/海藻酸钠复合纤维膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种普鲁兰/海藻酸钠复合纤维膜及其制备方法和应用，其制备方法包括：配置8‑12wt％的普鲁兰多糖溶液，并按普鲁兰多糖与海藻酸钠的质量比为10:(0.5‑2.5)的比例添加海藻酸钠，搅拌至均匀分散，得到静电纺丝液，将上述静电纺丝液进行静电纺丝得到复合纳米纤维膜；该复合纤维膜直径为44‑130nm，且无毒害可降解。通过添加海藻酸钠，能提高成纤溶液的粘度，增加在纺丝过程中喷射丝的稳定性；通过添加适量氯化钙，可制备得到尺寸更细、分布更均匀的纳米纤维膜；该方法生产效率高，适合工业化生产；所得复合纤维膜无有机溶剂残留，绿色安全，在食品和制药领域应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及静电纺丝纤维膜的技术领域，更具体地，涉及一种普鲁兰/海藻酸钠复合纤维膜及其制备方法和应用。

背景技术

静电纺丝是一种加工制备纳米纤维的常用技术，由此方法可制备得到纤维直径为2nm至数十微米的纤维，这些纤维的堆叠则可形成一张比表面积非常巨大的无纺布。静电纺丝技术的原理如下：将高分子制备成为高分子溶液或熔体，将该溶液或熔体添加到储存装置中，并通过推进装置缓慢挤出；另一方面，在出料口施加一个数千到数万伏的高电压，该高电压有两个作用：使高分子溶液或熔体表面带有大量电荷，其次，与接收装置之间产生一个电场，在高电压的作用下，积聚大量同种电荷的高分子溶液或熔体表面在电场中形成了泰勒锥，当同种电荷的相互排斥作用大于液体表面张力之后，液体表面喷射出高分子射流；随后，射流就沿着电场方向向接收装置运动，并在电场中发生鞭动和拉伸，在鞭动过程中，高分子溶液溶剂挥发，而若是熔体作为电纺原液则它在这一过程中得到冷却(高分子电纺原液可以是熔体或溶液)，最终在接收装置上得到大量微细的高分子纤维，这些纤维共同组成了一张高分子无纺布。

静电纺丝法制得的纤维比传统纺丝方法细，其直径通常可控制在几十纳米到几百纳米范围内。由于纳米纤维材料具有比表面积大、长径比大、孔隙率高，形貌和化学组成成分可控等优点，已经广泛的应用在环境、能源、光电、生物医学等领域，如：组织工程支架、药物缓释、创伤敷料、高效过滤介质、传感器、光学电器等。

目前，已经有上百种高分子聚合物被成功地用于静电纺丝，与合成高分子相比，天然的高分子材料(如多糖、蛋白质)具有优异的生物相容性、生物可降解性、良好的细胞亲和性等优点，因此以天然高分子聚合物为基静电纺丝制备纳米纤维膜得了广泛的关注。

大部分的天然高分子聚合物如多糖、蛋白质在静电纺丝制备纤维膜时，都需要加入助纺合成聚合物(如PEO、PVA)或者有机溶剂进行混合，才能制备得到直径分布均匀，形态良好的纳米纤维膜。普鲁兰多糖是由出芽短梗霉发酵产生的一种水溶性胞外多糖，易溶于冷水或热水，具有食用性，但是价格高昂。将15％-25％浓度的普鲁兰多糖溶解在纯水中，可以直接通过静电纺丝制备形态均匀的纳米纤维膜。当普鲁兰多糖水溶液的浓度低于15％时，则由于大分子链段缠绕程度过低，只能形成珠状、或者珠串结构状的产品。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种普鲁兰/海藻酸钠复合纤维膜及其制备方法和应用。

本发明的目的是提供一种普鲁兰/海藻酸钠复合纤维膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)配置8-12wt％的普鲁兰多糖溶液，并按普鲁兰多糖与海藻酸钠的质量比为10:(0.5-2.5)的比例添加海藻酸钠，搅拌至均匀分散，得到静电纺丝液；

(2)将上述静电纺丝液进行静电纺丝得到复合纳米纤维膜。

由于普鲁兰多糖低粘度的特性，其浓度为8-12wt％范围内的水溶液呈现出近似牛顿流体的性质，因此在进行静电纺丝的过程中容易产生瑞利不稳定的现象，容易形成珠-丝状的纤维；然而，海藻酸钠水溶液具有较高的粘度，适当的添加海藻酸钠，可以一定程度提高溶液的粘度，从而增加在纺丝过程中喷射丝的稳定性，进而形成形态良好的纤维膜。当海藻酸钠添加量过大时，溶液的粘度显著提高，会导致纺丝过程中溶液凝固在喷嘴口处，而无法形成稳定的喷射丝。