再生絲素蛋白-聚乳酸復合納米纖維膜的制備及性能研究.pdf

1、基于改善調控絲素蛋白(SF)力學性能的同時又能滿足不同組織工程支架應用場合對電紡膜材料不同結構需求兩點考慮，本文首先通過靜電紡絲法制備出具有無規(guī)排列結構的再生絲素蛋白(SF)/聚乳酸(PLA)共混納米纖維膜，并對制備的纖維膜使用甲醇處理改性，然后對共混納米纖維膜的形貌、分子結構、熱性能和力學性能進行測試。結果表明:隨著共混納米纖維中PLA的含量增加，纖維的直徑逐漸增大。PLA含量的提高使得共混納米纖維的熱性能和力學性能得到有效提高。甲醇

2、處理后纖維明顯增粗，SF的二級結構從無規(guī)向有序轉變。甲醇處理還能顯著提高共混納米纖維膜的力學性能。
　　 為了進一步對上述SF/PLA共混納米纖維膜整體力學性能進行改善同時制備具有一定取向度的納米纖維，以滿足不同組織工程支架對支架材料機械性能和結構的要求，本文以高速旋轉的滾軸為收集裝置，將表面經過改性的MWNTs添加入SF/PLA共混體系，通過靜電紡絲法制備MWNTs/SF/PLA三者復合納米纖維膜，并考察和比較三種改性手段取向

3、、MWNTs增強和甲醇后處理對SF/PLA共混體系力學性能的影響。結果表明:隨著收集裝置轉速的提高，纖維發(fā)生明顯取向，且取向程度逐漸提高，纖維直徑則逐漸減小。對比同一轉速下的復合納米纖維，加入質量分數為0.1％的MWNTs后發(fā)現纖維取向程度有一定提高，纖維直徑則進一步減小，同時通過TEM圖觀察到MWNTs能較好地沿著纖維軸方向分散、排列。甲醇處理后纖維直徑明顯增大，且甲醇處理會誘導SF產生β化晶型轉變。熱分析和力學性能測試結果顯示纖維發(fā)

4、生取向以及MWNTs含量的提高均會相應地引起復合納米纖維膜的熱分解溫度提高和力學性能增強。
　　 本文還探索了一種比較實用的紡絲工藝途徑，即同軸靜電紡技術，制備一種特殊結構即皮芯結構的復合納米纖維，以高速旋轉的滾軸為收集裝置，利用同軸靜電紡絲法制備出取向的SF/PLA皮芯結構復合納米纖維膜，并探討皮層紡絲液濃度、芯層紡絲液濃度、收集裝置轉速對復合納米纖維膜的形貌和力學性能的影響。結果表明:復合納米纖維膜中隨著單一芯層或皮層紡絲液

5、濃度增加纖維直徑增大。當收集裝置轉速達到2000rpm時，纖維發(fā)生明顯的取向且纖維變細。通過TEM圖和纖維斷面SEM圖觀察到，復合納米纖維具有明顯的皮芯結構。隨著纖維發(fā)生取向，復合納米纖維膜的拉伸破壞應力明顯提高，但拉伸破壞應變發(fā)生減小。
　　 最后為調控電紡膜材料的力學性能，尤其是深入了解上文中因取向而使得膜材料雙軸方向應力水平不等的材料力學性能情況，同時考慮到實際應用中膜材料因受到復雜的受力環(huán)境（單向或雙向等值受力，雙向不等

6、值受力，雙向受力不穩(wěn)定等情況）可能會對材料本身的應用產生各種影響，因此有其必要性需對材料雙軸方向的力學性能有所了解，本文初步嘗試一種雙軸向拉伸法，簡單介紹了雙軸向拉伸測試分析靜電紡膜材料力學性能的工作原理，取5種配比(100/0、75/25、50/50、25/75、0/100)下紡得的無規(guī)排列的SF/PLA共混納米纖維膜作為參考對象，首次利用雙軸向拉伸儀設備對電紡膜材料進行雙軸向拉伸，分析在雙向等值受力情況下材料斷裂時雙軸方向的力學性能