熔融紡甲殼素納米晶須增強(qiáng)聚己內(nèi)酯纖維的研究.pdf

1、聚己內(nèi)酯（PCL，Polycaprolacton）是1989年由 Daicell化學(xué)公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品，由于其具有獨(dú)特的生物相容性，生物降解性，以及良好的滲透性，使其在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛。但是因?yàn)镻CL的力學(xué)性能比較低，作為心血管支架、人造骨板使用時(shí)，其在強(qiáng)度和硬度方面都達(dá)不到要求，嚴(yán)重影響了PCL的應(yīng)用。甲殼素具有無(wú)毒、較好的生物相容性、生物降解性、抑菌、易成纖、成膜等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于紡織、印染、造紙、生物工程、醫(yī)藥、食品

2、、化工等領(lǐng)域。將甲殼素用鹽酸水解在一定條件下可以制得甲殼素納米晶須（CW，Chitin Whisker），CW本身具有很高的模量，其縱向模量和徑向模量分別高達(dá)150GPa和15GPa，CW作為增強(qiáng)相能在基體材料中形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以提高材料的力學(xué)性能。因此，本文采用既具有良好增強(qiáng)效果，又與PCL一樣擁有優(yōu)良生物性能的CW來(lái)增強(qiáng)PCL，并引入了聚氧化乙烯（PEO）作為相容劑，比較了CW/PCL體系與CW/PEO/PCL體系微觀形貌及力學(xué)性

3、能的差異，然后選擇了較優(yōu)的CW/PCL體系進(jìn)行了熔體的流變性能的測(cè)試，并以此為指導(dǎo)，通過(guò)熔融紡絲方法來(lái)制備 CW/PCL共混纖維，相對(duì)于濕法紡絲以及靜電紡絲，不使用有機(jī)溶劑，在保證纖維的生物相容性，生物降解性以及無(wú)毒性的前提下，增強(qiáng)了PCL的強(qiáng)度和硬度。最后將增強(qiáng)后的纖維用自制模具編織成血管支架，與純PCL纖維支架進(jìn)行力學(xué)性能的對(duì)比。通過(guò)研究，取得以下主要成果：
　　（1）甲殼素經(jīng)鹽酸溶液酸解后，得到長(zhǎng)為200-600nm、直徑為

4、25-50nm的棒狀納米粒子。通過(guò)FESEM對(duì)納米復(fù)合物的微觀形貌分析，CW在CW/PCL體系中直接分散，且分散效果良好，在CW/PEO/PCL體系中CW被包裹于PEO小球中，CW發(fā)生團(tuán)聚。通過(guò)力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)CW/PCL體系的力學(xué)性能要優(yōu)于CW/PEO/PCL體系，且在CW/PCL中，當(dāng)CW含量為6％時(shí)，力學(xué)性能達(dá)到最大值，屈服強(qiáng)度為26MPa，彈性模量為474MPa。通過(guò)TG分析，發(fā)現(xiàn)CW的添加會(huì)降低CW/PCL納米復(fù)合物的熱穩(wěn)定性。

5、
　　（2）熔融指數(shù)測(cè)試表明，在180℃下隨著CW的增加，CW/PCL體系的熔融指數(shù)開(kāi)始下降，當(dāng)加入8%的CW時(shí)，其流動(dòng)性能受到較大影響。
　　靜態(tài)流變測(cè)試表明，CW/PCL熔體屬于假塑性流體，增加溫度與增大剪切速率是類似的，都能使熔體的黏度下降，熔體的粘流活化能會(huì)因?yàn)榧羟兴俾实脑黾佣档?，因此，可以通過(guò)同時(shí)調(diào)節(jié)溫度和剪切強(qiáng)度來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)熔體流動(dòng)性的目的。CW含量的增加會(huì)使熔體的黏度上升，因此在紡絲時(shí)CW的含量不宜太高。

6、>　　動(dòng)態(tài)流變測(cè)試表明，在180℃時(shí)，G’和G”隨著頻率ω的升高而升高，但是兩者在0-500rad/s的范圍內(nèi)并沒(méi)有相交，熔體表現(xiàn)為粘性響應(yīng)。CW含量加入到8%時(shí)，CW在PCL熔體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生團(tuán)聚體。在低頻區(qū)，CW因?yàn)闅滏I的作用能形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，當(dāng)移向高頻區(qū)時(shí)，這種作用減弱。
　　（3）以CW為增強(qiáng)填料，熔融紡絲法制備了CW/PCL共混初生纖維。通過(guò)對(duì)紡絲溫度的研究，可知紡絲溫度在180℃時(shí)最為適宜，溫度過(guò)低會(huì)使紡絲熔體不均勻，溫度