高吸附性二醋酸纖維素復合靜電紡納米纖維有序多孔薄膜的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種納米纖維多孔非織造布有序薄膜的制備方法，尤其是高吸附性二醋酸纖維素復合靜電紡納米纖維有序多孔薄膜的制備方法。
技術背景
[0002]醋酸纖維素(CA)是應用比較廣泛的高分子，其來源于纖維素，可以應用在涂料、薄膜、膜分離、紡織和煙草等行業。由于CA分子含有氧環結構，可以通過醚鍵連接而成，支鏈上含有強極性的乙酰基(-0C0CH)和羥基(-0H)。所以CA絲束對極性物質具有較強的親和力，可以和焦油組分和低分子物質進行化學反應，反應物牢牢留在纖維表面；同時，絲束表面具有微孔和粗糙度，在對煙氣的吸附過程中，同時具有物理吸附和化學吸附雙重效果。醋酸纖維素可以通過異構或均勻的纖維素乙酰化來實現。由于溶解性的限制，三醋酸纖維素并沒有大量的商業化應用。而由于低結晶度，二醋酸纖維素以較好的溶解性而有較好應用領域。
[0003]加拿大圭爾夫大學植物農業系的Konwarh (Konwarh R, Misra M, Mohanty AK,Karak N.Diameter-tuning of electrospun cellulose acetate fibers: A Box—Behnkendesign (BBD) study.Carbohyd Polym.2013;92:1100-6.)將二醋酸纖維素溶解在醋酸和水的混合溶劑中制備紡絲液，其中醋酸和水的重量比為75:25，以20-30kV的紡絲電壓、ll-15cm的紡絲距離、l_3mL/h的紡絲流量制備141_166nm的無序納米纖維膜。
[0004]新加坡國立大學納米科學和納米技術研究團隊的Ma (Ma Zff, Kotaki Μ,Ramakrishna S.Electrospun cellulose nanofiber as affinity membrane.J MembraneSc1.2005;265:115-23.)將醋酸纖維素溶解于丙酮/ 二甲基甲酰胺/三氟乙烯混合溶劑中，混合溶劑體積比例為3:1:1，體積濃度為16%，流速為4mL/h，25kV的電壓制備無序醋酸纖維素納米纖維，纖維直徑為200nm-lPm。朱拉隆功大學靜電紡納米纖維與石油石化學院的 Taepaiboon (Taepaiboon P, Rungsardthong U, Supaphol P.Vitamin-loadedelectrospun cellulose acetate nanofiber mats as transdermal and dermaltherapeutic agents, of vitamin A acid and vitamin E.Eur J Pharm B1pharm.2007; 67:387-97.)將醋酸纖維素溶解于丙酮/ 二甲基乙酰胺的混合溶劑，溶劑體積比為2:1，濃度為12.5-20%，可以紡制纖維直徑為lOOnm-lMm的無序醋酸納米纖維。
[0005]上海大學材料科學與工程學院的Yu (Yu DG, Yu JH, Chen L, ffi lliamsGR, Wang X.Modified coaxial electrospinning for the preparat1n ofhigh-quality ketoprofen-loaded cellulose acetate nanofibers.Carbohyd Polym.2012; 90:1016-23.)將llg醋酸纖維素與2g酪洛芬溶解于丙酮、二甲基乙酰胺、乙醇的混合溶劑中，混合溶劑的比例為4:1:1。利用同軸靜電紡絲技術制備無序醋酸纖維素納米復合纖維，并且纖維直徑為680 ±150 nm0
[0006]蒙國王科技大學吞武里的Wongsasulak(Wongsasulak S, Patapeejumruswong Μ,Weiss J， Supaphol P， Yoovidhya T.Electrospinning of food-grade nanofibers fromcellulose acetate and egg albumen blends.J Food Eng.2010;98:370-6.)將20%(w /w)的醋酸纖維素溶解在85%醋酸，12%(w / w)的蛋清溶解在50%甲酸中制備靜電紡絲液，并且醋酸纖維素和蛋清在混合溶劑中的比例分別為100:0、91:9、77:23、66:34和0:100，制備不同組分的無序醋酸纖維靜電紡納米纖維薄膜。
[0007]福建師范大學化學與材料科學學院的Tang (Tang CY，Chen PP，Liu HQ.Cocontinuous cellulose acetate/polyurethane composite nanofiber fabricatedthrough electrospinning.Polym Eng Sc1.2008; 48:1296-303.)將二醋酸纖維素和聚氨酯混合后溶解在體積比為2:1的二甲基乙酰胺/丙酮混合溶劑中，其中二醋酸纖維素和聚氨酯的質量比例分別為100/0、80/20、60/40、40/60、20/80和0/10(L所制備無序納米纖維直徑分別為0.9-2.5Wn和0.14-0.3lWn。隨后，福建師范大學化學與材料科學學院的Liu將二醋酸纖維素溶解在二甲基乙酰胺/丙酮的混合溶劑中，二甲基乙酰胺與丙酮的體積比分別為2:1和1: 2，紡絲液濃度為15-20%，并在在紡絲液濃度為20%時的無序納米纖維平均直徑為120.。從上述文獻中可以看出，前人研究主要是利用醋酸纖維素制備無序排列納米纖維薄膜。
[0008]目前，CA主要與其它組分復合制備無序薄膜。比如，CA與聚吡咯(PPy)復合制備無序納米纖維膜應用在神經組織工程(Thunberg J，Kalogeropoulos T，KuzmenkoV， Hagg D， Johannesson S， ffestman G， et al.1n situ synthesis of conductivepolypyrrole on electrospun cellulose nanofibers: scaffold for neural tissueengineering.Cellulose.22:1459-67.)，與碳納米管(CN)復合制備納米纖維應用在高性能超級電容器的電極材料和其他能源存儲設備(Cai J，Niu H，Li Z，Du Y，CizekP， Xie Z, et al.High-Performance Supercapacitor Electrode Materials fromCellulose-Derived Carbon Nanofibers.Acs Appl Mater Inter.2015;7:14946-53.)?與六氟丙烯(PVDF-HFP)、氫氧化鋰復合制備無序納米纖維膜并且應用在大功率分離器和鋰離子電池方面(Huang F，Xu Y，Peng B，Su Y，Jiang F，Hsieh Y_L，et al.CoaxialElectrospun Cellulose-Core Fluoropo1ymer-She11 Fibrous Membrane from RecycledCigarette Filter as Separator for High Performance Lithium-1on Battery.ACSSustainable Chemistry & Engineering.2015;3:932-40.)，CA 與蒙脫土(MMT)復合制備的無序納米纖維膜應用在物理防護方面(Kim SW，Han SO, Sim IN, Cheon JY，ParkWH.Fabricat1n and Characterizat1n of Cellulose Acetate/Montmoril1niteComposite Nanofibers by Electrospinning.J Nanomater.2015.)，CA 與甲氧萘丙酉愛(NAP)復合制備的無序納米纖維膜應用在傷口敷料方面(Li Z，Kang H，Che N，Liu Z,Li P， Li ff, et al.Controlled release of liposome-encapsulated Naproxen fromcore-sheath electrospun nanofibers.Carbohyd Polym.2014; 111: 18-24.)，CA 與玉米蛋白(Zein)復合制備的無序納米纖維膜應用在組織工程方面(Ali S，Khatri Z，OhKff, Kim I_S， Kim SH.Zein/cellulose acetate hybrid nanofibers: Electrospinningand characterizat1n.Macromol Res.2014; 22:971-7.)，CA 與聚氧化乙稀(ΡΕ0)復合制備的無序納米纖維膜應用在食品、生物技術和醫藥行業(Broumand A，Emam-DjomehZ, Khodaiyan F， Davoodi D， Mirzakhanlouei S.0ptimal fabricat1n of nanofibermembranes from 1nized-bicomponent cellulose/polyethyleneoxide solut1ns.1ntJ B1l Macromol.2014;66:221-8.)，CA與聚氨酯(PU)和Zein復合制備的無序納米纖維膜應用在傷口敷料(Unnithan AR，Gnanasekaran G，Sathishkumar Y，Lee YS，KimCS.Electrospun antibacteria