一种改性明胶纤维制造技术

本发明专利技术公开了一种改性明胶纤维，所述明胶纤维的红外光谱在3290cm‑1、1628cm‑1、1527cm‑1和1230cm‑1附近存在特征吸收峰，该明胶纤维通过将明胶溶解于溶剂中进行溶胀后与交联剂进行混合，将得到的混合料液加入纺丝设备中，获得初生纤维，并对初生纤维进行后处理制备得到。本发明专利技术中选择谷氨酰胺转移酶作为交联剂，使用安全，制得的明胶纤维在水中稳定性好，力学性能得到改善，可适用于生物和医学领域。

Modified gelatin fibre

The invention discloses a modified gelatin fiber, infrared spectroscopy of the gelatin fiber has a characteristic absorption peak at 3290cm 1, 1628cm 1, 1527cm 1 and 1230cm near 1, the gelatin fiber by gelatin dissolved in the solvent swelling and crosslinking agent are mixed, the mixture was obtained addition of spinning equipment, have spun fibers and spun fibers were prepared by postprocessing. In the invention, the transglutaminase is selected as the cross-linking agent, and the use of the drug is safe. The prepared gelatin fiber has good stability in water and improves the mechanical property.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纤维制造领域，特别涉及通过无毒、安全的交联剂制备得到的一种改性明胶纤维。
技术介绍
明胶是一种肽分子聚合物质，是由胶原部分水解而得到的，具有良好的生物相容性和可降解性而广泛应用于食品、医药等领域。明胶纤维主要采用静电纺丝法制备，因其生产效率较低，国内学者将目光聚集到湿法纺丝方法，而湿法纺制的纯明胶纤维机械强度不高、在常温下易溶于水，限制了明胶的适用范围。为了改善明胶的这些性能通常需要采用共混改性或交联改性等手段。共混改性大分子材料中改性剂的添加量较多(如CN105001463A所述)，从而无法充分体现明胶材料自身的优良性能。交联改性时常用的交联剂一般都具有较强的毒性，如金属离子、甲醛、戊二醛、环氧化合物等，限制了明胶在生物和医学领域的应用，所以寻找新的无毒交联剂成为一个新的研究方向。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，结果发现：采用谷氨酰胺转移酶(TGase)作为交联剂对明胶纤维进行改性，即可提高明胶纤维在水中的稳定性，以及力学性能(断裂强度和断裂伸长率)，且TGase酶热稳定性强，使用安全，制得的明胶纤维可广泛应用于生物和医学领域，从而完成本专利技术。本专利技术的目的在于提供以下方面：(1)一种改性明胶纤维，所述明胶纤维的X射线衍射图谱在2θ角为8.12°和20.20°处存在衍射峰；其红外光谱在3290cm-1、1628cm-1、1527cm-1和1230cm-1附近存在特征吸收峰；其在60℃下的吸水率为100％～860％，优选为300％～500％；其在60℃下的溶出率为0％～8％，优选为0％～5％；其断裂强度为100～250MPa，优选为150～200MPa；其断裂伸长率为10％～50％，优选为15％～30％。(2)根据上述(1)所述的明胶纤维，所述明胶纤维通过包括以下步骤的方法制备：步骤1，将明胶溶解于溶剂中，加入交联剂Ⅰ进行混合；步骤2，将步骤1中的混合料液加入纺丝设备中，经喷丝后进入凝固浴，得到初生纤维；步骤3，对初生纤维进行牵伸，制得牵伸的明胶纤维。步骤4，使拉伸后的明胶纤维在交联浴中进行进一步的交联，得到成品纤维。其中，步骤1中，所述交联剂Ⅰ选自谷氨酰胺转移酶、三羟甲基丙烷、戊二醛或丙三醇中任意一种或多种，优选为谷氨酰胺转移酶；交联剂Ⅰ与明胶的质量比为0.05:100～1:100，优选为0.1:100～0.5:100；所述交联剂Ⅰ与明胶于50～70℃下交联0.1h～3h，优选交联剂Ⅰ与明胶于55～65℃下交联0.5h～1.5h。步骤2中，所述凝固浴为200g/L～430g/L的硫酸钠水溶液，优选地，凝固浴中还添加有交联剂Ⅱ；所述交联剂Ⅱ选自谷氨酰胺转移酶、三羟甲基丙烷、戊二醛或丙三醇中任意一种或多种，优选为谷氨酰胺转移酶；交联剂Ⅱ在凝固浴中的浓度为2％(重量)～10％(重量)，优选为4％(重量)～6％(重量)。步骤3所述牵伸温度为20～35℃，牵伸倍数为2～8倍，牵伸速度为120～240m/min，优选牵伸温度为25～30℃，牵伸倍数为2～4倍，牵伸速度为150～200m/min。步骤4所述交联液浓度0.5～5％(重量)，温度20～35℃，交联处理0.5h～10h；交联浴中交联剂Ⅲ选自谷氨酰胺转移酶、三羟甲基丙烷、戊二醛或丙三醇中任意一种或多种，优选为谷氨酰胺转移酶。根据本专利技术提供的一种改性明胶纤维，具有以下有益效果：(1)采用TGase酶作为交联剂制备的明胶纤维，经交联浴处理后，在热水(60℃)浸渍1h，不发生溶解，耐热水性明显提高，纤维的溶出率可达0，吸水率可降为381％，而未经交联浴处理的明胶纤维在此条件下完全溶解于热水中，说明本专利技术的明胶纤维在热水中的稳定性得到改善；(2)采用TGase酶作为交联剂制备的明胶纤维，经交联浴处理后，经断裂强度为100～250MPa；断裂伸长率为10％～50％，力学性能得到改善，可适用于生物和医学领域；(3)该改性明胶纤维的整个制备方法工艺简单，使用的生产设备要求不高，在易于操作的同时，降低了成本，这些因素均有利于产业化的推广；(4)本专利技术中改性明胶纤维的制备采用三步交联，即在纺丝原液中加入交联剂进行初步交联，在凝固浴中加入交联剂进行再次交联，最后对牵伸后的纤维进一步交联，三步交联可明显提高明胶纤维的耐热水溶性，并可改善力学性能。附图说明图1为本专利技术中实施例1和对比例1制得纤维样品的红外光谱；图2为本专利技术中实施例1制得纤维样品的XRD图；图3为本专利技术中对比例1制得纤维样品的XRD图；图4为本专利技术中实施例1～4制得纤维样品截面的SEM图；图5为本专利技术中实施例2和实施例5～7制得纤维样品截面的SEM图。具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。本专利技术的目的在于提供一种改性明胶纤维，所述明胶纤维通过采用交联剂催化明胶大分子之间的聚合制备得到，对明胶纤维进行X射线衍射测定，其X射线衍射图谱在2θ角为8.12°和20.2°处存在衍射峰。在一种优选的实施方式中，对所述明胶纤维进行红外光谱扫描，其红外光谱在3290cm-1、1628cm-1、1527cm-1和1230cm-1附近存在特征吸收峰。本专利技术中制备的明胶纤维可适用于生物和医药领域，如手术缝合线、纱布等，因而对明胶纤维的吸水率、断裂强度和断裂伸长率有较高的要求。在一种优选的实施方式中，所述明胶纤维60℃下的吸水率为100％～860％。在进一步优选的实施方式中，所述明胶纤维60℃下的吸水率为300％～500％。在一种优选的实施方式中，所述明胶纤维60℃下的溶出率为0～8％。在进一步优选的实施方式中，所述明胶纤维60℃下的溶出率为0～5％。在一种优选的实施方式中，所述明胶纤维的断裂强度为100～250MPa。在进一步优选的实施方式中，所述明胶纤维的断裂强度为150～200MPa。在一种优选的实施方式中，所述明胶纤维的断裂伸长率为10％～50％。在进一步优选的实施方式中，所述明胶纤维的断裂伸长率为15％～30％。在一种优选的实施方式中，所述明胶纤维通过包括以下步骤的方法的制备：步骤1，将明胶溶解于溶剂中，加入交联剂Ⅰ进行混合；步骤2，将步骤1中的混合料液加入纺丝设备中，经喷丝后进入凝固浴，得到初生纤维；步骤3，对初生纤维进行牵伸，得到牵伸明胶纤维。步骤4，使牵伸后的明胶纤维在交联液中进行进一步交联，得到成品纤维。步骤1中，称取明胶加入溶剂中，在设定温度下进行溶胀，溶胀完成后加入交联剂Ⅰ进行交联，得到纺丝原液。在本专利技术中，溶剂为水。明胶与溶剂的重量比为1:1.3～1:3.0，优选为1:1.6～1:2.0。重量比小于1:1.3，明胶浓度高，粘度大，不利于明胶的快速溶解；重量比大于1:3.0时，明胶在水中浓度相对较低，加入交联剂Ⅰ后交联反应慢，且过量的水不利于明胶纤维在后续中的凝固定型。在本专利技术中，所述溶胀包括在先进行的静置溶胀和其后进行的搅拌溶胀，所述静置溶胀的时间为0.5～2h，所述搅拌溶胀的时间为1～3h，保证了明胶溶解完全，溶解液均匀。明胶在溶剂中的溶胀温度为50～70℃，优选为55～65℃。在本专利技术中，所述交联剂Ⅰ选自谷氨酰胺转移酶、三羟甲基丙烷、戊二醛或丙三醇中任意一种或多种，优选为谷氨酰胺转移酶。谷氨酰胺转移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性明胶纤维，其特征在于，所述明胶纤维的红外光谱在3290cm‑1、1628cm‑1、1527cm‑1和1230cm‑1附近存在特征吸收峰。

【技术特征摘要】
1.一种改性明胶纤维，其特征在于，所述明胶纤维的红外光谱在3290cm-1、1628cm-1、1527cm-1和1230cm-1附近存在特征吸收峰。2.根据权利要求1所述的明胶纤维，其特征在于，所述明胶纤维的X射线衍射图谱在2θ角为8.12°和20.20°处存在衍射峰。3.根据权利要求1或2所述的明胶纤维，其特征在于，所述明胶纤维60℃下的吸水率为100％～860％，优选为300％～500％。4.根据权利要求1至3之一所述的明胶纤维，其特征在于，所述明胶纤维60℃下的溶出率为0％～8％，优选为0％～5％。5.根据权利要求1至4之一所述的明胶纤维，其特征在于，所述明胶纤维的断裂强度为100～250MPa，优选为150～200MPa。6.根据权利要求1至5之一所述的明胶纤维，其特征在于，所述明胶纤维的断裂伸长率为10％～50％，优选为15％～30％。7.根据权利要求1至6之一所述的明胶纤维，其特征在于，所述明胶纤维通过包括以下步骤的方法制备：步骤1，将明胶溶解于溶剂中，加入交联剂Ⅰ进行混合；步骤2，将步骤1中的混合料液加入纺丝设备中，经喷丝后进入凝固浴，得到初生纤维；步骤3，对初生纤维进行牵伸，制得牵伸明胶纤维；步骤4，使牵伸后的明胶纤维在交联液中进行进一步的交联，得到成品纤维。8.根据权利要求7所述的明胶纤维，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锐，董振峰，杨憬，张秀芹，朱志国，刘继广，张文娟，
申请(专利权)人：北京服装学院，
类型：发明
国别省市：北京;11