[发明专利]一种基于静电纺丝与三维打印的高强再生纤维素膜的制备方法

说明书

本发明提供一种基于静电纺丝与三维打印的高强再生纤维素膜的制备方法，包括以下步骤：将蔗糖和高碘酸钠加入水中，室温搅拌，加入氯化钡后低温搅拌沉降，得到氧化蔗糖；将棉纤维在热处理后，加入1‑丁基‑3‑甲基咪唑，密封水浴加热，滴加水溶液，在烘箱中处理后，再置于水溶液中，分离干燥，得到棉基纤维素；将棉基纤维素加入溶剂中，加入氧化蔗糖、柠檬酸和次亚磷酸钠，浓缩得到交联的纤维素水凝胶；将交联的纤维素水凝胶作为纺丝液，静电纺丝制备得到再生纤维素纳米纤维素膜；将再生纤维素纳米纤维素膜为基底，交联的纤维素水凝胶为3D打印的原料，在基底的表面形成交叉网络，最后经热处理，制备得到基于静电纺丝与三维打印的高强再生纤维素膜。

技术领域

本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种基于静电纺丝与三维打印的高强再生纤维素膜的制备方法。

背景技术

3D打印指以设计的3D模型为据，将粉末、胶体等原料通过3D打印器具使用分层生产、层叠成型的方法将三维实体技术生产出来的技术，3D打印与传统制造工艺相比，不仅具有精度高、周期短、可实现个性化的特点，而且节约原料，制造简单，生产效率高，生产成本低，在生产小批量器件、快速单件、开发新品、制作形状繁琐部件、设计与生产模具等方面有不可比拟的优势。

将3D打印技术运用于纺织品领域可赋予纺织品独特的外观和性能。中国专利CN105946234A公开的一种基于3D打印的蕾丝面料及其制备方法，将蚕丝蛋白溶液、光固化机和光敏树脂避光混合形成的混合物作为原料，根据设计建模的蕾丝面料的数据，经喷嘴打印、光固化和去除多余的三维打印材料，逐层打印制备得到3D打印的蕾丝面料，该方法制备的蕾丝面料花型复杂，层次多样，亲肤性和力学性能俱佳。中国专利CN 105984135A公开的一种制造编织型布面料的3D打印装置及实施方法，通过长距离排列的多孔喷头挤出一排稀疏的平行线熔丝，多排次相拼打印第一次层线，形成一编线层，然后打印头旋转一定的角度，打印第二次层线，形成二编线层，接着打印头反方向旋转相同的角度，在第一次横向起点的坐标位置，沿第一次层线的垂直方向上向内平移一个孔径以上的固定股利，紧挨着第二次的层线边上打印第四次层线，形成四边层，依次打印直至整层排满熔丝线，制造出单层编织型布面料。由上述现有技术可知，通过改变3D打印的打印方式可制备得到不同性能和功能的面料，但是3D打印的面料的机械性能较差，难以满足日常使用的需求。

静电纺丝是静电雾化的一种，将具有一定分子链缠结的带电高分子溶液或带电液体，在对液体施加高压静电的过程中，当液体表面的电荷斥力超过其表面张力后，就会在喷头末端的泰勒锥表面高速喷射出聚合物射流。这些射流经过电场力的高速拉伸、溶剂挥发与固化、最终沉积在接受极板上，形成聚合物纤维。将静电纺丝技术制备的纳米纤维膜与3D打印技术相结合可有望得到功能性与服用性兼具的纺织复合面料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于静电纺丝与三维打印的高强再生纤维素膜的制备方法，将离子液体溶解的棉基纤维素作为原料，加入氧化蔗糖、柠檬酸和次亚磷酸钠作为交联剂，制备得到交联的纤维素水凝胶，将交联的纤维素水凝胶分别作为静电纺丝和三维打印的原料，将交联的纤维素水凝胶通过三维打印技术，以十字交叉的方式固着到静电纺丝制备的纳米纤维膜表面，制备得到增强的再生纤维素膜，功能性和服用性俱佳。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于静电纺丝与三维打印的高强再生纤维素膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将蔗糖和高碘酸钠加入到去离子水中，室温搅拌氧化反应，加入氯化钡，低温搅拌沉降，过滤，取滤液，得到氧化蔗糖；

(2)将棉纤维在热处理后，加入1-丁基-3-甲基咪唑离子液体，密封，水浴加热，一边搅拌一边滴加水溶液，得到纤维素溶液，将纤维素溶液置于烘箱中处理5-10min后，再置于去离子水溶液中，分离，干燥，得到棉基纤维素；