静电纺丝制备壳聚糖/聚乙烯醇超细纤维及性能研究

论文题目: 静电纺丝制备壳聚糖/聚乙烯醇超细纤维及性能研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料学

作者: 张园园

导师: 袁晓燕

关键词: 静电纺丝,壳聚糖,聚乙烯醇,超细纤维,形貌,直径

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 静电纺丝(简称电纺)是一种制备超细纤维的重要方法,电纺纤维直径可达到亚微米级至纳米级。电纺超细纤维膜具有纤维直径小、比表面积高等优点,在组织工程支架、控制释放体系、伤口敷料等方面有着潜在的应用前景。本文以稀乙酸水溶液为溶剂,由壳聚糖/聚乙烯醇(PVA)的溶液制备电纺纤维膜。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察电纺纤维的微观形貌并统计纤维直径分布,系统分析溶液参数(溶液浓度、壳聚糖/PVA质量比、溶剂浓度)和过程参数(电压、接收距离、溶液流速)对电纺纤维形成与微观形貌的影响。采用场发射扫描电镜能谱(EDX)和透射电镜能谱(EDS)分析了电纺纤维膜中纤维和珠的成分; 采用红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)和差示扫描量热(DSC)等方法分析了壳聚糖与PVA分子间的相互作用,同时也测定了共混纤维膜的吸水率。结果表明,对壳聚糖/PVA的乙酸溶液静电纺丝,可以成功地制备电纺壳聚糖/PVA超细纤维膜。溶液的粘度和壳聚糖/PVA质量比直接影响溶液的可纺性,而溶液的粘度又是由溶液的浓度、壳聚糖/PVA质量比、乙酸浓度共同决定的。当溶液粘度在4.00-10.00Pa?s且壳聚糖的含量小于60%时,可以在接收装置上得到圆形的电纺纤维膜。溶液浓度为7%w/v、乙酸浓度为2wt%、壳聚糖/PVA质量比为40/60是最佳的溶液参数,有着最佳的纺丝效果和纤维形貌。电压、接收距离和流量对溶液的可纺性的影响不明显,综合考虑,确定最佳的纺丝电压是15kV,接收距离为10cm,流速为0.12mL/h。电纺过程中始终伴随着珠或珠丝现象,调整各种参数可以改善纤维形貌,但不能彻底消除珠丝缺陷。纤维的直径主要分布在50-150nm,珠的纵向直径主要集中在200-500nm。通过EDX和EDS的分析,都表明壳聚糖/PVA的电纺纤维膜中纤维和珠的成分都含有壳聚糖和PVA,通过FT-IR、XRD、DSC分析证明了壳聚糖和PVA分子间有一定的相互作用,形成了较强的氢键作用,减小了壳聚糖的氨基对电纺过程的阻碍作用。PVA的加入改善了溶液的电纺性能,也提高了电纺膜的吸水性能,从而扩大了壳聚糖/PVA电纺膜在医用上的应用范围。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 静电纺丝的介绍

1.2.1 电纺纤维的特点

1.2.2 静电纺丝的研究历史

1.2.3 静电纺丝的过程

1.2.3.1 聚合物射流的产生和射流沿直线的初次拉伸阶段

1.2.3.2 射流的不稳定性产生及进一步拉伸阶段

1.2.3.3 射流固化成纳米纤维阶段

1.2.4 静电纺丝过程中的影响因素

1.2.5 可用于静电纺丝的聚合物

1.2.6 静电纺丝过程中的珠丝现象

1.2.7 静电纺丝的应用

1.2.7.1 组织工程支架材料应用

1.2.7.2 外伤敷料应用

1.2.7.3 过滤阻隔材料

1.2.7.4 药物释放系统

1.2.8 静电纺丝装置的改进

1.3 原料的介绍

1.3.1 壳聚糖

1.3.1.1 壳聚糖简介

1.3.1.2 壳聚糖的改性研究

1.3.1.3 壳聚糖纤维

1.3.1.4 壳聚糖的生物医学应用

1.3.1.5 壳聚糖的静电纺丝研究

1.3.2 聚乙烯醇

1.3.2.1 聚乙烯醇简介

1.3.2.2 聚乙烯醇的性质

1.3.2.3 聚乙烯醇纤维

1.3.2.4 聚乙烯醇静电纺丝性质的研究

1.4 本课题的提出

第二章 电纺壳聚糖/PVA过程的影响因素

2.1 实验方法

2.1.1 原料

2.1.2 仪器

2.1.3 壳聚糖的精制

2.1.4 壳聚糖相对分子质量的测定

2.1.5 壳聚糖/PVA 纺丝溶液的配制

2.1.6 溶液性质的测定

2.1.7 静电纺丝纤维的制备

2.1.7.1 静电纺丝的装置

2.1.7.2 静电纺丝过程

2.1.7.3 静电纺丝纤维形貌的表征

2.2 结果与讨论

2.2.1 壳聚糖相对分子质量

2.2.2 溶液性质及变化规律

2.2.3 静电纺丝过程描述

2.2.4 电纺壳聚糖/ PVA 纤维的形成与影响因素

2.2.4.1 溶液浓度(乙酸浓度为1%)

2.2.4.2 溶液浓度(乙酸浓度为2%)

2.2.4.3 壳聚糖/PVA 质量比(溶液浓度是4%)

2.2.4.4 壳聚糖/PVA 质量比(溶液浓度是7%)

2.2.4.5 溶剂浓度

2.2.4.6 电压(溶液浓度为5%)

2.2.4.7 电压(溶液浓度为7%)

2.2.4.8 接收距离(溶液浓度4%)

2.2.4.9 接收距离(溶液浓度7%)

2.2.4.10 流量(溶液浓度是4%)

2.2.4.11 流量(溶液浓度是7%)

2.3 本章小结

第三章 静电纺丝纤维膜结构和性能的研究

3.1 实验方法

3.1.1 原料

3.1.2 纺丝溶液的制备

3.1.3 壳聚糖/PVA 超细纤维膜的制备

3.1.4 壳聚糖/PVA 超细纤维膜能谱分析

3.1.5 红外光谱分析

3.1.6 X-射线衍射分析

3.1.7 超细纤维膜的DSC 分析

3.1.8 超细纤维膜的吸水率

3.2 结果与讨论

3.2.1 场发射扫描电镜能谱分析

3.2.2 透射电镜能谱分析

3.2.3 红外光谱分析

3.2.4 X-射线衍射分析

3.2.5 超细纤维膜的DSC

3.2.6 纤维膜的吸水率

3.3 本章结论

第四章 全文主要结论

参考文献

攻读硕士期间完成的论文

致谢

发布时间: 2006-05-24

参考文献

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