胶原蛋白—Na-MMT复合纤维及其纺制工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种以胶原蛋白为主导，辅以少量Ｎａ－ＭＭＴ的新型胶原蛋白复合纤维及其纺制工艺方法，复合纤维中的胶原蛋白和Ｎａ－ＭＭＴ的比例按干重量份计为１００００∶１～１００。其主要制备方法是，将浓度为１５～５０重量％的胶原蛋白溶液和浓度为０．１～２重量％Ｎａ－ＭＭＴ溶液按设定比例在５０～８０℃水浴条件下搅拌共混，充分混合均匀后于５０～８０℃热过滤，经脱泡得到用于仿制胶原蛋白－Ｎａ－ＭＭＴ复合纤维的纺丝液，所得的纺丝液在气体压力作用下于５０～８０℃经喷丝头挤出，进入无机盐凝固浴中经固化即制备得到胶原蛋白－Ｎａ－ＭＭＴ复合纤维。对于织物用复合纤维，可再经缩醛化、上油等后处理，以改善复合纤维的强度、溶胀性和吸水性等。本发明专利技术的胶原蛋白－Ｎａ－ＭＭＴ复合纤维可用于织物材料和生物医用材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及胶原蛋白复合纤维
，具体来说，是涉及一种胶原蛋白一 Na-MMT复合纤维及其纺制工艺方法。
技术介绍
凡是分子为线型，分子量在3000以上的大分子都可以通过适当的方法制成纤 维。胶原蛋白是哺乳动物体内含量最丰富的蛋白质，由于其独特的三股螺旋结构特 点，以及良好的生物相容性和可生物降解性，近年来在生物医用材料和高分子复合 材料等方面的应用备受关注。其中，利用胶原蛋白制备纤维状材料便是国内外研究 的一个热点。胶原蛋白纤维的制备方法主要有两种 一种是化学交联剂改性法，如 用金属离子、甲醛、戊二醛、环氧化合物等作为交联剂改性制备(CN 1213191C; CN 1481461A; CN 1100165C);另一种是与其它合成材料(CN 1206393C)或天然 高分子材料(CN 1584150A)共混改性法。在采用交联剂改性法对胶原蛋白进行改 性时，必须考虑交联剂本身的毒性和不稳定性，以及交联反应不易控制等问题；另 外，采用胶联剂改性法对胶原蛋白进行改性，有的研究认为由甲醛、戊二醛等交联 剂改性的胶原组织工程材料会抑制细胞生长，产生炎症反应，甚至引起钙化。而在 使用高分子材料与胶原共混改性纺丝的报道中，如胶原蛋白与聚乙烯醇(PVA) (CN 1492087A; CN 1696362A)共混制备复合纤维，其实是以聚乙烯醇(本身就是可纺 性很好的化纤原料)为主导，而胶原只在其中充当添加剂的角色，这样并没有充分 发挥胶原蛋白作为主体纤维的性能，并会限制其应用。
技术实现思路
针对现有技术的胶原蛋白复合纤维存在的不足，本专利技术的目的旨在提供一种以 胶原蛋白为主，利用少量的钠基蒙脱土 (Na-MMT)与胶原蛋白共混纺制成的，既 可用作织物材料，又可作为手术缝合线、止血纱布等生物医用材料的新胶原蛋白复 合纤维及其纺制工艺方法，以提高胶原蛋白复合纤维的机械性能和热稳定性，克服单纯胶原蛋白可纺性差等诸多问题。本专利技术提供的胶原蛋白一Na-MMT复合纤维，其组分胶原蛋白和Na-MMT的 构成，按干重量份计为，胶原蛋白Na-MMT=10000: 1~100;优选的组分构成， 按干重量份计为，胶原蛋白Na-MMT=10000: 2~50;进一步优选的组分构成，按 干重量份计为，胶原蛋白Na-MMT=10000: 5~20。上述胶原蛋白一Na-MMT复合纤维的制备，其制备工艺方法主要包括以下步骤(1) 将浓度为15~50重量％的胶原蛋白溶液和浓度为0.1~2重量Q/。Na-MMT溶 液按设定比例在50 8(TC水浴条件下搅拌共混，充分混合均匀后于50 80。C热过滤， 经脱泡得到用于仿制胶原蛋白一Na-MMT复合纤维的纺丝液；(2) 纺丝液在气体压力作用下于50 80'C经喷丝头挤出，进入无机盐凝固浴中 经固化即制备得到胶原蛋白一Na-MMT复合纤维。为了提高复合纤维的强度，在上述技术方案的基础上还可进一步采取以下技术 措施将经无机盐凝固浴固化的胶原蛋白一Na-MMT复合纤维缠绕到绕丝机绕轴上， 调节绕丝机的转动速率，使出凝固浴的复合纤维拉伸至3~10倍。 经绕丝机拉伸的复合纤维在60 160'C下热定型处理5 30min。对于用于纺织材料的复合纤维，可用甲醛或者戊二醛溶液对复合纤维进行縮醛 化处理，具体工艺参数为醛浓度为0.5~2重量％，醛化时间为1 30min，醛化pH 值为7~8，醛化温度为20 4(TC。对于用于纺织材料的复合纤维，为了提高复合纤维的使用性能，可进一步用氨 基改性硅油水溶液对复合纤维进行上油处理，具体工艺参数为氨基改性硅油浓度 为5~20重量％，上油时间10 20min,上油温度20 30'C，上油后使用50-100'C的热风对复合纤维进行干燥。上述技术方案中所述的Na-MMT水溶液，可采取将Na-MMT均匀分散在水后， 再在水中充分溶胀1~10天制取，并在使用前超声处理20 60min。上述技术方案所述的复合纺丝液是由热过滤后的滤液于50 80。C保温状态下经 自然脱泡或超声脱泡制取。本专利技术还采取了其他一些技术措施。胶原蛋白是一种纤维状大分子，Na-MMT与胶原蛋白之间有较强的相互作用 力，将胶原蛋白与Na-MMT共混可以大大提高所得复合纤维的机械性能，亦有利于 提高复合纺丝液的可纺性能；在后续纺丝拉伸过程和热定型中复合纤维易取向，易 形成取向结晶结构。本专利技术与己有技术相比，具有以下优点(1) 本专利技术提供了一种胶原蛋白一Na-MMT复合纤维及其纺制工艺方法，制得 的纤维材料是以胶原蛋白为主体，能充分发挥胶原蛋白基体材料的生物学性能优 势，并且Na-MMT的纳米结构也可用于生物医用材料。(2) 本专利技术可根据复合纤维的最终用途不同采取不同的后续处理工艺，所得复 合纤维适用于纺织工业作为织物材料，也可用于生物医用材料。(3) 首次将纳米Na-MMT引入到胶原纺丝液中，提高了胶原蛋白纤维的强度， 并改善了胶原蛋白的可纺性；二者复合纺制的纤维材料具有亲水性、组织相容性、 无毒性等，不仅可用于纺织工业作为服装用织物材料，而且适用于生物医学材料领 域。(4) 由于胶原蛋白为两性电解质，采用本专利技术制备的复合纤维用于服装业时， 使复合纤维与染料间有较强的结合能力，染色性好。(5) 本工艺使用的胶原蛋白与人体皮肤胶原结构相似，由于纺丝液中胶原蛋白 占绝大部分比重，所以使用本专利技术得到的纤维具有天然的质感，用于服装业时穿着 舒适清爽。专利技术人至目前为止，还未见有胶原蛋白一Na-MMT复合纤维研究的文献报道或 专利公开，本专利技术提供的胶原蛋白一Na-MMT复合纤维是一种全新的胶原蛋白复合 纤维。具体实施例方式下面给出本专利技术的四个实施例，以具体说明本专利技术的胶原蛋白一Na-MMT复合 纤维的纺制方法。有必要在此指出的是，实施例只用于对本专利技术做进一步说明，不 能理解为对本专利技术保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述本
技术实现思路
对本专利技术做出非本质性的改进和调整进行实施，应仍属于本专利技术的保护范围。在下面各实施例中，所涉组分的份数均为重量份数，百分含量均为重量含量。实施例1称取40份胶原蛋白粉末添加到60份的水中，60'C水浴加热并不断搅拌30分 钟得到浓度为40%胶原蛋白溶液。同时称取0.2份Na-MMT添加到99.8份的水中， 不断搅拌均匀在水中溶胀2天，得到浓度为0.2重量XNa-MMT溶液。将胶原蛋白 溶液和超声处理20min的Na-MMT溶液于60'C按胶原蛋白与Na-MMT为10000 : 2 的比例慢慢共混并不断搅拌，30分钟后，混合溶液真空热过滤，之后置于6(TC烘 箱内静置脱泡12hrs得复合纺丝液。将复合纺丝液添加到带有保温夹套的贮液灌中，保持循环水在60'C，同时用 60'C循环水预热喷丝头10分钟。然后用氮气慢慢加压，至纺丝液从喷丝孔以一定 速率成股流出进入无机盐凝固浴，接着在凝固浴中固定形成具有一定直径的纤维。 无机盐凝固浴的温度为2(TC，其组成为饱和硫酸钠，氢氧化钠l克/升。调节绕 丝轴的转动速率，使纤维连续缠绕到绕丝轴上，并使纤维拉伸3倍，然后将纤维于 60'C热定型30min。再使用甲醛或者戊二醛对复合纤维进行縮醛化处理。具体工艺参数为醛浓度在1%左右，醛化时间为5S左右；醛化pH值为7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胶原蛋白－Ｎａ－ＭＭＴ复合纤维，其特征是复合纤维中的组分胶原蛋白和Ｎａ－ＭＭＴ的构成，按干重量份计为，胶原蛋白∶Ｎａ－ＭＭＴ＝１００００∶１～１００。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林炜，李德富，穆畅道，缪可言，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]