再生絲素蛋白-聚乳酸復(fù)合納米纖維膜的制備及性能研究.pdf

1、基于改善調(diào)控絲素蛋白(SF)力學(xué)性能的同時(shí)又能滿足不同組織工程支架應(yīng)用場合對電紡膜材料不同結(jié)構(gòu)需求兩點(diǎn)考慮，本文首先通過靜電紡絲法制備出具有無規(guī)排列結(jié)構(gòu)的再生絲素蛋白(SF)/聚乳酸(PLA)共混納米纖維膜，并對制備的纖維膜使用甲醇處理改性，然后對共混納米纖維膜的形貌、分子結(jié)構(gòu)、熱性能和力學(xué)性能進(jìn)行測試。結(jié)果表明:隨著共混納米纖維中PLA的含量增加，纖維的直徑逐漸增大。PLA含量的提高使得共混納米纖維的熱性能和力學(xué)性能得到有效提高。甲醇

2、處理后纖維明顯增粗，SF的二級結(jié)構(gòu)從無規(guī)向有序轉(zhuǎn)變。甲醇處理還能顯著提高共混納米纖維膜的力學(xué)性能。
　　 為了進(jìn)一步對上述SF/PLA共混納米纖維膜整體力學(xué)性能進(jìn)行改善同時(shí)制備具有一定取向度的納米纖維，以滿足不同組織工程支架對支架材料機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)的要求，本文以高速旋轉(zhuǎn)的滾軸為收集裝置，將表面經(jīng)過改性的MWNTs添加入SF/PLA共混體系，通過靜電紡絲法制備MWNTs/SF/PLA三者復(fù)合納米纖維膜，并考察和比較三種改性手段取向

3、、MWNTs增強(qiáng)和甲醇后處理對SF/PLA共混體系力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:隨著收集裝置轉(zhuǎn)速的提高，纖維發(fā)生明顯取向，且取向程度逐漸提高，纖維直徑則逐漸減小。對比同一轉(zhuǎn)速下的復(fù)合納米纖維，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％的MWNTs后發(fā)現(xiàn)纖維取向程度有一定提高，纖維直徑則進(jìn)一步減小，同時(shí)通過TEM圖觀察到MWNTs能較好地沿著纖維軸方向分散、排列。甲醇處理后纖維直徑明顯增大，且甲醇處理會誘導(dǎo)SF產(chǎn)生β化晶型轉(zhuǎn)變。熱分析和力學(xué)性能測試結(jié)果顯示纖維發(fā)

4、生取向以及MWNTs含量的提高均會相應(yīng)地引起復(fù)合納米纖維膜的熱分解溫度提高和力學(xué)性能增強(qiáng)。
　　 本文還探索了一種比較實(shí)用的紡絲工藝途徑，即同軸靜電紡技術(shù)，制備一種特殊結(jié)構(gòu)即皮芯結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米纖維，以高速旋轉(zhuǎn)的滾軸為收集裝置，利用同軸靜電紡絲法制備出取向的SF/PLA皮芯結(jié)構(gòu)復(fù)合納米纖維膜，并探討皮層紡絲液濃度、芯層紡絲液濃度、收集裝置轉(zhuǎn)速對復(fù)合納米纖維膜的形貌和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:復(fù)合納米纖維膜中隨著單一芯層或皮層紡絲液

5、濃度增加纖維直徑增大。當(dāng)收集裝置轉(zhuǎn)速達(dá)到2000rpm時(shí)，纖維發(fā)生明顯的取向且纖維變細(xì)。通過TEM圖和纖維斷面SEM圖觀察到，復(fù)合納米纖維具有明顯的皮芯結(jié)構(gòu)。隨著纖維發(fā)生取向，復(fù)合納米纖維膜的拉伸破壞應(yīng)力明顯提高，但拉伸破壞應(yīng)變發(fā)生減小。
　　 最后為調(diào)控電紡膜材料的力學(xué)性能，尤其是深入了解上文中因取向而使得膜材料雙軸方向應(yīng)力水平不等的材料力學(xué)性能情況，同時(shí)考慮到實(shí)際應(yīng)用中膜材料因受到復(fù)雜的受力環(huán)境（單向或雙向等值受力，雙向不等

6、值受力，雙向受力不穩(wěn)定等情況）可能會對材料本身的應(yīng)用產(chǎn)生各種影響，因此有其必要性需對材料雙軸方向的力學(xué)性能有所了解，本文初步嘗試一種雙軸向拉伸法，簡單介紹了雙軸向拉伸測試分析靜電紡膜材料力學(xué)性能的工作原理，取5種配比(100/0、75/25、50/50、25/75、0/100)下紡得的無規(guī)排列的SF/PLA共混納米纖維膜作為參考對象，首次利用雙軸向拉伸儀設(shè)備對電紡膜材料進(jìn)行雙軸向拉伸，分析在雙向等值受力情況下材料斷裂時(shí)雙軸方向的力學(xué)性能