聚丙烯腈納米纖維的功能化研究.pdf

1、靜電紡絲技術(shù)是制備聚合物納米纖維的一種有效的方法。由電紡纖維堆砌而成的納米纖維膜具有巨大的比表面積，賦予其廣泛的應(yīng)用前景。本文通過(guò)靜電紡絲法制備了聚丙烯腈納米纖維膜，并探索聚丙烯腈納米纖維膜在過(guò)濾、抗菌領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　第二章將聚丙烯腈納米纖維膜作為一種模型，探討了結(jié)構(gòu)的因素對(duì)納米纖維膜過(guò)濾性能的影響。首先通過(guò)靜電紡絲法制備了一系列單分布納米纖維膜，并評(píng)價(jià)了它們的過(guò)濾性能。研究結(jié)果表明：當(dāng)納米纖維膜的平均直徑的從358 nm上升到

2、425 nm時(shí)，納米纖維膜的品質(zhì)因數(shù)下降較快；而當(dāng)納米纖維膜的平均直徑從425 nm上升到1250 nm時(shí)，納米纖維膜的品質(zhì)因數(shù)下降較慢。研究同時(shí)還發(fā)現(xiàn)納米纖維膜的品質(zhì)因數(shù)隨堆積密度的上升而下降。而后，通過(guò)引入兩個(gè)注射裝置制備了雙分布的納米纖維膜，并對(duì)制得的雙分布納米纖維膜進(jìn)行了測(cè)試分析。同擁有相同重均纖維直徑和相似堆積密度的單分布納米纖維膜相比，雙分布納米纖維膜的品質(zhì)因數(shù)更高。因而，雙分布是一種提高過(guò)濾性能的方法。
　　第三章通

3、過(guò)在聚丙烯腈納米纖維表面分別接枝具有抗黏附功效的氨基化聚乙二醇單甲醚(MPEG-NH2)以及具有抗菌功效的聚六亞甲基鹽酸胍(PHGH)兩種方式建立抗污的表面。全反射紅外(ATR/FTIR)和表面元素分析(EDS)證明了接枝成功，掃描電鏡(SEM)表征了改性前后納米纖維膜的形貌變化?？咕涂刮蹨y(cè)試結(jié)果表明：在聚丙烯腈納米纖維膜表面接枝抗黏附成分時(shí)，盡管表面黏附的細(xì)菌有一定程度的減少，但納米纖維膜中的活細(xì)菌依然維持在較高水平；而接枝抗菌成分

4、時(shí)，盡管納米纖維膜中的活細(xì)菌數(shù)目驟減，但是大量的死細(xì)菌堆積在纖維表面需要清除。
　　通過(guò)在基底和抗菌劑之間引入親水柔性間隔臂，以賦予納米纖維膜清除抗蛋白黏附的功能。首先將聚丙烯腈納米纖維表面的腈基還原成氨基，然后接枝親水柔性間隔臂甘油二縮水甘油基醚(GDGE)和聚乙二醇二縮水甘油醚(PEGDGE)，最后接枝PHGH。ATR/FTIR和EDS的結(jié)果表明接枝成功，并通過(guò)SEM表征了改性前后納米纖維膜的形貌變化?？咕鷾y(cè)試結(jié)果表明：接枝了

5、PHGH的納米纖維膜有很好的殺菌效果。經(jīng)過(guò)了三次抗菌測(cè)試后，胍基化納米纖維膜的抗菌效果并沒(méi)有下降。同時(shí)，由于親水的間隔臂的存在，改性后的納米纖維膜同時(shí)還擁有易清潔的性能。水通量的測(cè)試結(jié)果也表明：這種改性后的納米纖維膜在液體過(guò)濾中有著巨大的潛力。
　　盡管通過(guò)引入親水柔性間隔臂的方法得到了同時(shí)具備抗菌和易清潔功能的納米纖維膜。但是，接枝間隔臂后僅僅殘留了有限的活性基團(tuán)和抗菌劑PHGH反應(yīng)，導(dǎo)致抗菌劑的接枝量有限。第五章將具有抗菌性能

6、的PHGH作為聚陽(yáng)離子，具有抗黏附作用的肝素(HP)作為聚陰離子，通過(guò)層層自組裝構(gòu)建抗菌以及易清潔協(xié)同作用的抗污表面。ATR-FTIR和EDS的數(shù)據(jù)表明PHGH和HP交替組裝到納米纖維表面。SEM的結(jié)果表明，每層正負(fù)離子的組裝厚度為16-18 nm，組裝的多層膜呈現(xiàn)線(xiàn)性增長(zhǎng)的方式?？咕鷮?shí)驗(yàn)表明，組裝后的納米纖維膜具有優(yōu)良的殺菌功效?？刮蹖?shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在高細(xì)菌濃度下，組裝十層的納米纖維膜中活細(xì)菌數(shù)目?jī)H為未改性前的0.4％。同時(shí)，基于抗黏附