靜電紡絲纖維膜材料的制備及增強(qiáng)增韌.pdf

1、由于靜電紡絲技術(shù)自身的特點(diǎn)，靜電紡絲納米纖維材料普遍存在著力學(xué)強(qiáng)度不足的弱點(diǎn)，限制其在特定領(lǐng)域的應(yīng)用。本論文著眼于增強(qiáng)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(qiáng)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?xiàng)l件對(duì)聚電解質(zhì)復(fù)合物（PEC）對(duì)力學(xué)性能的影響。拉伸性能測(cè)

2、試表明，90℃退火處理使楊氏模量和拉伸強(qiáng)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(shí)，纖維與纖維之間會(huì)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(jìn)了分子間更強(qiáng)的的相互作用。同時(shí)XRD結(jié)果顯示，退火處理對(duì)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(gè)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(qiáng)

3、的分子間相互作用。因此，退火是增強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(tuán)聚開始變得嚴(yán)重，阻礙了其增強(qiáng)效應(yīng)。另外，納米金剛石的加入對(duì)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(qiáng)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(duì)較低時(shí)，HNT在纖維中大多

5、為單根分散。但當(dāng)HNT含量較高時(shí)，HNT易幾根團(tuán)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)表明，HNT的加入可以增大PLA基纖維對(duì)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(jìn)其粘附和增殖。因此，HNT