功能性纤维膜的构建与改性及其在医用和催化领域的应用

来源 :李丹 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huwenrou
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随着工业制造业发展和科技进步,功能性纤维材料成为未来纺织纤维领域发展的重点。静电纺纤维具有长径比高、比表面积大、孔隙率高等优点,在过滤、催化、传感、光电子器件、生物医用材料等领域应用广泛,对静电纺纤维进行微观结构设计,拓扑结构调控,表面修饰改性等可以增强其功能特性。本研究课题以聚己内酯基静电纺纤维为基材,构建新型改性纤维材料用于生物医用和光催化降解染料,并进一步表征纤维在改性过程中的变化以进行构效关系研究,研究工作主要包括以下两个部分:(1)利用静电纺丝法制备纤维取向排列的聚己内酯(PCL)和Ⅰ型胶原(COL)共混纳米纤维膜,然后通过逐层自组装(LBL)技术将壳聚糖(CS)引入,并对纤维膜进行表面修饰。表面电势结果,傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱表明纳米纤维膜的成功制备和改性,并通过表征表面形态,润湿行为和力学性能,系统地研究了PCL/COL纳米纤维取向结构在LBL改性过程中的变化。结果表明,LBL过程改变了纤维的排列方式,增加了表面粗糙度,LBL改性纳米纤维膜的机械性能优异,最大拉伸强度为35.1±7.0 MPa,最佳断裂应变为106.0±11.5%。此外,细胞实验表明,LBL改性纳米纤维膜具有良好的生物相容性,且细胞沿纳米纤维排列的方向表现出取向的粘附和生长,并且LBL改性不会改变这种取向性的生长,这对于诱导细胞定向修复创伤组织、增强修复效果有着重要意义。(2)结合热诱导相分离和非溶剂相分离机制,成功通过静电纺丝一步法制备得到多孔电纺PCL纤维膜,但PCL纤维膜自身并不具备光催化特性。Ti O2是一种传统的光催化材料,因其具有成本效益,高稳定性和低毒性而被广泛用于废水处理,但Ti O2粉末无法重复使用,并可能导致二次污染。因此多孔电纺PCL纤维膜被用作负载Ti O2纳米颗粒的载体,多孔PCL纤维膜可提供较大的接触面积,在固化Ti O2纳米颗粒的同时可以保证其光催化效率。另外,添加累托石(REC)可以减小纤维的直径,增大纤维膜的比表面积,并诱导锐钛矿相的稳定增加Ti O2自身光催化活性,有利于复合纤维膜发挥光催化作用。结果表明,多孔PCL/Ti O2/REC纤维膜可作为有机染料降解中潜在的优良光催化剂。
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