静电纺丝制备壳聚糖聚乙烯醇超细纤维及性能研究

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1、中文摘要静电纺丝(简称电纺)是一种制备超细纤维的重要方法，电纺纤维直径可达到亚微米级至纳米级。电纺超细纤维膜具有纤维直径小、比表面积高等优点，在组织工程支架、控制释放体系、伤口敷料等方面有着潜在的应用前景。本文以稀乙酸水溶液为溶剂，由壳聚糖／聚乙烯醇(PVA)的溶液制各电纺纤维膜。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察电纺纤维的微观形貌并统计纤维直径分布，系统分析溶液参数(溶液浓度、壳聚糖／PVA质量比、溶剂浓度)和过程参数(电压、接收距离、溶液流速)对电纺纤维形成与微观形貌的影响。采用场发射扫描电镜能

2、谱(EDX)和透射电镜能谱(EDS)分析了电纺纤维膜中纤维和珠的成分；采用红外光谱(FTlIR)、x一射线衍射(XRD)和差示扫描量热(DSC)等方法分析了壳聚糖与PVA分子间的相互作用，同时也测定了共混纤维膜的吸水率。结果表明，对壳聚糖／PVA的乙酸溶液静电纺丝，可以成功地制备电纺壳聚糖／PVA超细纤维膜。溶液的粘度和壳聚糖，PvA质量比直接影响溶液的可纺性，而溶液的粘度又是由溶液的浓度、壳聚糖／PVA质量比、乙酸浓度共同决定的。当溶液粘度在4．oo—10．00Pa-s且壳聚糖的含量小于60％时，可以在接收装

3、置上得到圆形的电纺纤维膜。溶液浓度为7％w／v、乙酸浓度为2wt％、壳聚糖／PVA质量比为40／60是最佳的溶液参数，有着最佳的纺丝效果和纤维形貌。电压、接收距离和流量对溶液的可纺性的影响不明显，综合考虑，确定最佳的纺丝电压是15kV，接收距离为10em，流速为0．12mL／h。电纺过程中始终伴随着珠或珠丝现象，调整各种参数可以改善纤维形貌，但不能彻底消除珠丝缺陷。纤维的直径主要分布在50．150nm，珠的纵向直径主要集中在200—500nm。通过EDX和EDS的分析，都表明壳聚糖／PVA的电纺纤维膜中纤维和珠

4、的成分都含有壳聚糖和PVA，通过FT-IR、XRD、DSC分析证明了壳聚糖和PVA分子间有一定的相互作用，形成了较强的氢键作用，减小了壳聚糖的氨基对电纺过程的阻碍作用。PVA的加入改善了溶液的电纺性能，也提高了电纺膜的吸水性能，从而扩大了壳聚糖／PVA电纺膜在医用上的应用范围。关键词：静电纺丝，壳聚糖，聚乙烯醇，超细纤维，形貌，直径ABSTRACTElectrospinningisprocessthatproducespolymerfiberswithsub-microndiameters．Withhighsp

5、ecificsurfaceandlowdiameter,eleetrospunfibershaveabroadrangeofpotentialapplicationssuchastissueengineeringscaffolds，filters，wounddressings．Becausechitosancouldnotbeelectrospuninanaqueousaceticacid(HAc)solution，poly(vinylalcoh01)(PVA)wasaddedasa“guest”polymer

6、toimprovethespinnabilityofchitosan．Inthiswork，electrospirmingofchitosan／PVAinaqueousHAcsolutionswasstudied．Thepropertiesofthechitosan／PVAsolutionsincludingviscosity,conductivityandsurfacetensionweremeasuredanddiscussed．Theinfluenceofconcentrationofsolutionan

7、dsolvent，themassratioofchitosantoPvA，processingparameters(voltage，flowrate，distancefromtiptocollector)onthespinnabilityofchitosan／PVAsolutionsandmorphologyofelectrospunchitosan／PVAfiberswereinvestigatedbyscanningelectronmicroscope(SEM)andtransmissionelectron

8、microscope(TEM)．ThemolecularinteractionbetweenchitosanandPvAwasinvestigatedbyFouriertransformedinfraredspectroscopy(FT-IR)andx-raydiffraction(XPd))anddifferentialscanningcalorimetry(DSC)．Thecomp