靜電紡絲纖維膜材料的制備及增強增韌.pdf

1、由于靜電紡絲技術(shù)自身的特點，靜電紡絲納米纖維材料普遍存在著力學(xué)強度不足的弱點，限制其在特定領(lǐng)域的應(yīng)用。本論文著眼于增強電紡纖維材料的力學(xué)性能，探索熱處理方法和選擇生物相容性好的增強填料兩種手段來提高電紡纖維材料的力學(xué)性能。
　　首先，通過殼聚糖/明膠（CG）體系為聚電解質(zhì)復(fù)合物（PEC）模型，采用靜電紡絲法制備殼聚糖（CS）和明膠（GE）的共混納米纖維膜，并考察了退火熱處理條件對聚電解質(zhì)復(fù)合物（PEC）對力學(xué)性能的影響。拉伸性能測

2、試表明，90℃退火處理使楊氏模量和拉伸強度分別提高1.3倍和1.1倍。SEM結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)退火溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 Tg時，纖維與纖維之間會發(fā)生熔合現(xiàn)象而形成部分粘結(jié)。FTIR結(jié)果表明，退火促進了分子間更強的的相互作用。同時XRD結(jié)果顯示，退火處理對結(jié)晶性能沒有影響。另外退火處理提高了熱穩(wěn)定性和水溶液穩(wěn)定性和溶脹能力。綜上所述，退火導(dǎo)致聚電解質(zhì)復(fù)合物纖維支架材料力學(xué)性能的提高歸因于兩個方面，一是退火導(dǎo)致的纖維間的溶合；二是退火引起的更強

3、的分子間相互作用。因此，退火是增強聚電解質(zhì)復(fù)合物納米纖維膜力學(xué)性能行之有效的策略。
　　其次，我們通過在水溶性聚合物中摻雜納米金剛石粒子增強其力學(xué)性能。在納米金剛石/聚乙烯醇（ND/PVA）體系，研究發(fā)現(xiàn)：僅添加2wt％ND，使得PVA的楊氏模量增加了155%，拉伸強度增加了89%，韌性增加了336%。FTIR結(jié)果表明，ND與PVA基體之間存在分子的相互作用，在基體與增強體之間起到了有效的載荷傳遞。然而，更高含量的添加，納米粒子的

4、團聚開始變得嚴(yán)重，阻礙了其增強效應(yīng)。另外，納米金剛石的加入對PVA納米纖維的形貌也起到了改善和優(yōu)化的作用。因此，納米金剛石在水溶性聚合物納米纖維增強方面具有良好的應(yīng)用潛能。
　　最后，我們采用生物相容性好的天然埃洛石納米管與生物醫(yī)用高分子材料聚乳酸，通過靜電紡絲技術(shù)制備出具有良好生物相容性的復(fù)合納米纖維。SEM和TEM結(jié)果表明，HNT能夠被完全包覆在PLA基體中，在纖維中沿著纖維的軸向排列。HNT含量相對較低時，HNT在纖維中大多

5、為單根分散。但當(dāng)HNT含量較高時，HNT易幾根團聚在一起。FTIR和XRD結(jié)果表明，HNT與PLA基體之間存在有效的分子間相互作用。4wt% HNT的加入，使的PLA的楊氏模量拉、伸強度和韌性分別增加了100%、62%和181%。DSC和TGA結(jié)果顯示，HNT的加入提高了結(jié)晶性能，改善了其熱穩(wěn)定性。血清蛋白吸附實驗表明，HNT的加入可以增大PLA基纖維對血清蛋白的吸收，有利于給細(xì)胞提供類細(xì)胞外基質(zhì)的微環(huán)境而促進其粘附和增殖。因此，HNT