[发明专利]含碳纳米管的胶原蛋白纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种含碳纳米管的胶原蛋白纤维的制备方法，包括将含碳纳米管和胶原蛋白的纺丝原液进行纺丝的步骤；所述碳纳米管为多壁碳纳米管、长度为0.5～2μm、且直径为8～15nm；碳纳米管与胶原蛋白的重量比为1:35～60。本发明可以获得断裂强度得到进一步提高的胶原蛋白纤维。

技术领域

本发明涉及一种含碳纳米管的胶原蛋白纤维的制备方法，尤其是一种含碳纳米管的再生胶原蛋白纤维的制备方法。

背景技术

碳纳米管具有优异的力学、电学和光学等性能。碳纳米管容易团聚，尤其是其极强的疏水性在水体系中无法达到稳定的均相分散。为了改善碳纳米管的分散性能，通常有共价键改性和非共价键改性。共价键改性的碳纳米管在其表面接枝羧基或氨基等基团，碳纳米管表现出生物学毒性。非共价键改性(如表面活性剂改性)的碳纳米管可以穿透细胞，但并未表现出明显的生物学毒性。CN106521676A公开了一种高性能聚乙烯纤维和碳纳米管复合纤维的制备方法：将碳纳米管加入浓硫酸中，加入高锰酸钾回流反应，待冷却后再加入浓盐酸，得到纯化后的碳纳米管；将碳纳米管加入到乙醇中超声，在高速磁力搅拌下升温，搅拌，加入异丙醇，过滤干燥，索氏抽提得功能化碳纳米管；配制成高性能聚乙烯纤维溶液，加入碳纳米管和抗氧剂，超声和升温，配制得到高性能聚乙烯纤维和碳纳米管凝胶溶液；加入到双螺杆纺丝机中进行纺丝得到凝胶原丝，再经萃取、干燥拉伸得到高性能聚乙烯纤维和碳纳米管复合纤维。上述复合纤维采用聚乙烯作为基体，因而生物降解性差。

胶原是存在于动物结缔组织中最丰富的一种蛋白质，占动物体蛋白总量约为20～30％，具有良好的生物降解性。胶原在动物物体的分布具有特异性，例如I型胶原就主要存在于动物体的肌腱中，并且占到动物体胶原总量90％左右。I型胶原分子由三条α肽链组成，呈三股螺旋构象，直径约为1.5nm，长约为300nm。胶原蛋白特殊的三股螺旋结构使其具有优异的生物相容性、低抗原性和可降解性等。

CN103007357A公开了一种碳纳米管/胶原基复合材料的制备方法，碳纳米管的含量为0.2-4.0％，上述材料可以形成多孔海绵、凝胶材料，但是无法纺制成纤维。CN107158394A公开了一种胶原包覆碳纳米管的制备方法，也无法纺制成纤维。CN105887236A公开了一种含孔雀毛的具有蓄热效果的人造假发纤维，以聚丙烯腈和胶原蛋白混合作为纺丝原液，加入的纳米竹炭粉、碳纳米管能赋予纤维蓄热、保温、调节湿度等功效。上述方法需要加入聚丙烯腈这种合成聚合物才能获得纤维，因而生物降解性差。

综上，需要开发不添加合成聚合物的含碳纳米管的胶原蛋白纤维的制备方法。

发明内容

本发明发现，在胶原中添加特定的碳纳米管可以获得力学性能得到改善的胶原蛋白纤维。本发明的目的在于提供一种含碳纳米管的胶原蛋白纤维的制备方法，其断裂强度得到进一步的提高。本发明通过如下技术方案实现上述目的。

一种含碳纳米管的胶原蛋白纤维的制备方法，包括将含碳纳米管和胶原蛋白的纺丝原液进行纺丝的步骤；其中，所述碳纳米管为多壁碳纳米管、长度为0.5～2μm、且直径为8～15nm；碳纳米管与胶原蛋白的重量比为1:35～60。

根据本发明的制备方法，优选地，碳纳米管与胶原蛋白的重量比为1:50～55。

根据本发明的制备方法，优选地，所述碳纳米管为经过阳离子表面活性剂改性的碳纳米管；所述阳离子表面活性剂为C9～C25烷基三甲基卤化铵。

根据本发明的制备方法，优选地，C9～C25烷基三甲基卤化铵选自十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基三甲基氯化铵；阳离子表面活性剂与碳纳米管的重量比为1:3～10。

根据本发明的制备方法，优选地，所述胶原蛋白为来源于鼠尾、牛皮或猪皮的再生胶原蛋白。

根据本发明的制备方法，优选地，包括如下步骤：