[发明专利]一种生物纤维材料

说明书

本发明公开了一种生物纤维材料，以微球为模板制备粉末，蚕丝脱胶处理后得到丝素蛋白纤维；将所述丝素蛋白纤维溶于氯化锶三氟乙酸溶液中，再加入粉末得到丝素蛋白溶液；然后干燥得到含锶再生丝素蛋白膜；在碳酸氢铵存在下，将含锶再生丝素蛋白膜置入密闭容器中进行矿化处理，得到矿化膜；粉碎得到生物填料；将聚乙烯、聚丙烯、壬基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸与生物填料混合均匀，经熔融纺丝得到生物纤维材料。本发明制备的生物纤维材料24小时杀菌率（大肠杆菌）为99%以上；耐磨达3000次以上；断裂强度超过100MPa，断裂伸长率10%以上；杨氏模量1.9GPa以上。

本发明为发明名称为一种生物纤维材料及其制备方法、申请号为201611109404.X、申请日为2016年12月6日发明申请的分案申请，属于产品技术部分。

技术领域

本发明属于高分子技术领域，具体涉及一种生物纤维材料。

背景技术

蚕丝作为一种力学性能优异的天然蛋白质纤维，在纤维复合材料领域有着广阔的应用前景，特别是在生物材料领域；然而，蚕丝本身所拥有的多级结构，特别是内部在纳米尺寸形成的β-折叠结晶结构，使得蚕丝纤维难以与高分子材料相互融合，不能形成相容的结合界面，导致蚕丝增强复合材料力学性能差。高分子纤维的制备一般包括原料改性得到改性物，再进行纺丝；或者改性物再与其他添加剂混合后再进行纺丝。现有的医用材料一般为棉纤维，因为其生物相容性较好；但是棉纤维都为短纤，力学性能较差，而且耐磨性低。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物纤维材料及其制备方法，具有优异的生物相容性以及力学性能。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种生物纤维材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚苯乙烯微球分散至去离子水中，搅拌10～15分钟后加入丁二醇；然后搅拌30～40分钟，加入碳酸氢钾调节pH值至8.5；然后加入四乙氧基硅烷，搅拌20～30分钟，然后加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌10～20分钟，接着加入异构十三醇聚氧乙烯醚；50～55℃搅拌70～80分钟；然后过滤，滤饼用丙酮洗涤后再用去离子水洗涤得到固体物；固体物经过热处理后得到粉末；热处理工艺为300℃/1小时+500℃/0.5小时+850℃/0.5小时；

(2) 蚕丝脱胶处理后得到丝素蛋白纤维；将所述丝素蛋白纤维溶于氯化锶三氟乙酸溶液中，再加入步骤（1）的粉末得到丝素蛋白溶液；然后干燥得到含锶再生丝素蛋白膜；在碳酸氢铵存在下，将含锶再生丝素蛋白膜置入密闭容器中进行矿化处理，得到矿化膜；粉碎得到生物填料；

(3)将聚乙烯、聚丙烯、壬基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与生物填料混合均匀，经熔融纺丝得到生物纤维材料。

上述技术方案中，步骤(1)中，聚苯乙烯微球的直径为320～480纳米；聚苯乙烯微球、丁二醇、四乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、异构十三醇聚氧乙烯醚的质量比为1∶98∶54∶48∶19。

上述技术方案中，步骤(2)中，所述蚕丝为柞蚕丝、蓖麻蚕丝或者天蚕丝；丝素蛋白纤维、氯化锶、三氟乙酸、粉末的质量比为1∶0.08∶49∶8；碳酸氢铵的质量为含锶再生丝素蛋白膜质量的58%。

上述技术方案中，步骤(2)中，干燥为红外干燥；矿化处理时间为38小时；所述生物填料的粒径为0.69～0.75微米。

上述技术方案中，步骤(3)中，聚乙烯、聚丙烯、壬基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与生物填料的质量比为100∶69∶32∶29∶41∶63；熔融纺丝时，螺杆转速为110～115转/分，物料在螺杆内的停留时间为1～2分钟，温度为190～200℃，纺丝速度为300～400米/分。

本发明还公开了根据上述生物纤维材料的制备方法制备的生物纤维材料。