静电纺丝制备壳聚糖复合纳米纤维

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纳米纤维具有纳米尺寸效应、较大比表面积以及长径比、取向度高等诸多优点,在材料领域应用广泛,已成为材料研究热点。目前,静电纺丝技术是制备纳米纤维的主要方法,其简单、高效、适用范围广。壳聚糖无毒无刺激性,有很好的凝血止血作用,生物相容性好可自动降解,在生物医用材料方面具有广阔的应用。本研究基于壳聚糖复合纳米纤维具有的良好生物应用前景,为进一步提高壳聚糖复合纳米纤维可纺性以及改善纤维形貌,提出了壳聚糖与其他高分子聚合物共混纺丝以及外加交联剂的研究设想。本研究在设计了壳聚糖复合纳米纤维材料体系的基础上,对静电纺丝技术制备的壳聚糖复合纳米纤维进行了研究。着重探讨了静电纺丝工艺过程参数静电电压、流速、接收距离对复合纳米纤维成纤性影响,以及纺丝原液配比、性质(粘度、电导率、表面张力)对纤维可纺性、形貌、物相、基团键合等性能方面的影响。研究结果显示在静电纺丝技术制备壳聚糖复合纳米纤维过程中,较优的工艺条件是流速0.2mL/h、接收距离15cm,静电电压根据纺丝原液表面张力的不同调节在10-13kv之间。在壳聚糖/聚乙烯醇二元复合纳米纤维中,聚乙烯醇的加入大大改善了壳聚糖的可纺性,随着壳聚糖含量的提高,纤维形貌变得更好、平均直径更细、分布更集中,其最小平均直径为110nm。而在壳聚糖二元体系中加入水溶性聚合物聚乙烯吡咯烷酮后,体系的可纺性进一步提高,其对形貌的改善也显而易见,最小平均直径为97nm,但聚乙烯吡咯烷酮含量需要控制。添加交联剂制备壳聚糖复合纳米纤维实验显示,交联剂戊二醛的加入对纤维形貌有显著改善,在一定程度上改善了纤维的取向程度,其平均直径仅为65nm且分布更加均匀,为超细纳米纤维。通过静电纺丝技术制备了壳聚糖复合纳米纤维,制得了形貌良好的超细壳聚糖复合纳米纤维,为壳聚糖复合纳米纤维的进一步应用奠定了坚实的基础。
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