醋酸纖維素基超細(xì)復(fù)合纖維的制備與研究.pdf

1、超細(xì)復(fù)合纖維憑借其尺寸效應(yīng)在光、電、磁等許多領(lǐng)域受到人們的青睞。目前制備超細(xì)復(fù)合纖維的方法有很多，其中成本較低、行之有效的方法就是靜電紡絲法。通過靜電紡絲法制得的超細(xì)復(fù)合纖維不僅同時具備基體和填加劑的性能，而且將二者的功能很好地融合到一起，為聚合物基復(fù)合材料的使用拓展了廣闊的空間。
　　本文以醋酸纖維素(CA)為基體材料，采用靜電紡絲法制備了擔(dān)載農(nóng)藥阿維菌素（AVM）的CA超細(xì)緩釋復(fù)合纖維，并研究了AVM在緩釋纖維中的釋放行為。又

2、以同樣的方法將所制備的金納米粒子(Au NPs)、銀納米粒子(Ag NPs)和碲化鎘量子點(CdTe QDs)復(fù)合到CA中制成了納米復(fù)合纖維，通過掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射儀、紅外光譜儀、紫外分光光度計、熒光光譜儀等儀器對粒子和纖維進行表征。最后又將取向纖維通過澆注的方法制成復(fù)合膜，并對膜的透明性和拉曼散射效應(yīng)進行了研究。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　1.首先確定純CA的紡絲液濃度，以保證細(xì)流在噴射過程中的連續(xù)性，為制備復(fù)合纖

3、維時確定紡絲液的濃度提供參考。本研究選擇丙酮與二甲基甲酰胺(DMF)按體積比為2∶1組成的混合物作為溶劑來溶解CA，濃度分別為9wt％、11wt％、13wt％、15wt％、17wt％，對這幾種紡絲液進行電紡，從纖維的形貌看，當(dāng)CA溶液濃度為9wt％時，串珠的形態(tài)是多種多樣的;當(dāng)CA濃度增至13wt％時，橢圓形串珠被沿著纖維軸向拉伸;當(dāng)CA濃度達到15wt％時，被拉長的串珠的數(shù)量減少，因此15wt％被確定為電紡復(fù)合纖維時CA的最佳濃度。<

4、br>　　2.制備擔(dān)載AVM的CA緩釋復(fù)合纖維，并研究了AVM的釋放行為。CA的質(zhì)量占丙酮與DMF總質(zhì)量的15％，AVM的量分別占CA質(zhì)量的0％、5％、10％、20％、30％，通過靜電紡絲法對含有不同量AVM的CA混合溶液進行電紡，制備了不同形貌的復(fù)合纖維。并對復(fù)合纖維進行了表征，X射線衍射(XRD)分析表明纖維表面有少量AVM，大部分在纖維內(nèi)部形成了結(jié)晶，說明AVM受到CA分子鏈定向排列的影響而產(chǎn)生結(jié)晶。熱重分析(TGA)和紅外(FT

5、-IR)分析表明我們所制備的復(fù)合纖維中AVM和CA之間的復(fù)合不是通過化學(xué)作用而是物理作用實現(xiàn)的。AVM從復(fù)合纖維中的釋放量由高效液相色譜(HPLC)來確定，由于AVM擔(dān)載在纖維上的具體位置不同，釋放過程分為兩步:第一步爆釋階段（纖維外表面上的AVM引起的）和第二步緩釋階段（纖維內(nèi)部的AVM引起的），這兩步釋放確保了AVM的穩(wěn)定釋放和有效利用。
　　3.通過檸檬酸鈉還原氯金酸(HAuCl4)的方法制備Au NPs，數(shù)碼照片和紫外及可

6、見光譜(UV-vis)分析證明了Au NPs的合成且粒徑均勻，尺寸大約20nm，透射電鏡(TEM)分析結(jié)果表明Au NPs呈近球形，沒有明顯的團聚。將Au NPs混入CA溶液中，形成紡絲液，經(jīng)電紡制備納米纖維，并對所制備的Au NPs/CA復(fù)合纖維的形貌、結(jié)晶變化等進行SEM、TEM和XRD表征，結(jié)果表明所紡纖維的直徑在200-300nm之間，隨著Au NPs的加入，纖維的直徑變細(xì)，結(jié)晶度和穩(wěn)定性均有所提高，且高壓并沒有對Au NPs產(chǎn)

7、生影響。
　　4.合成了Ag NPs，并通過TEM、UV-vis、XRD對Ag NPs進行了表征，結(jié)果表明合成的Ag NPs直徑在5-15nm之間且為面心立方結(jié)構(gòu)。然后將Ag NPs混入到CA溶液中，形成紡絲液，經(jīng)電紡制成納米纖維。并通過SEM、TEM、FT-IR和TGA對纖維的形貌、結(jié)晶變化等進行表征，結(jié)果表明所紡纖維的直徑在250-750nm之間，Ag NPs在纖維中的分布是均勻的，且Ag NPs改變了纖維的降解機理，降低了C

8、A的結(jié)晶度。
　　5.合成了不同顏色的水相CdTe QDs溶液，經(jīng)熒光光譜和TEM分析表明所合成的CdTe QDs的尺寸約為4nm，熒光效果較好且尺寸分布較窄。CdTe QDs與CA溶液混合通過電紡制備熒光纖維，電鏡照片表明纖維的直徑在300-700nm之間，QDs被分散到基體CA纖維中。熒光顯微鏡照片說明QDs被復(fù)合到纖維后沒有發(fā)生明顯的尺寸變化和熒光顏色與亮度的改變。FT-IR表明QDs復(fù)合到纖維以后其結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，XRD

9、觀察到QDs是多晶的，QDs的加入致使復(fù)合纖維的結(jié)晶度提高，TGA分析表明復(fù)合纖維的耐熱能力增強。
　　6.制備了直徑在250-500nm之間的取向Ag NPs/CA纖維，通過SEM表征了纖維的取向程度。然后用PVA水溶液將纖維澆注成膜，研究了膜的透明性和拉曼效應(yīng)，纖維成膜后由于PVA填充了松散纖維的空隙，增強了透光率，使纖維由原來的不透明變得透明。而且由于纖維取向，導(dǎo)致纖維沿某方向的偏振效應(yīng)增大，拉曼效應(yīng)增強。
　　綜上所

10、述，利用靜電紡絲法成功地制備了超細(xì)緩釋復(fù)合纖維和納米復(fù)合纖維，實現(xiàn)了緩釋纖維中藥物的有效釋放，并研究了取向纖維成膜后的透明性和拉曼效應(yīng)。
　　本研究的創(chuàng)新之處體現(xiàn)在以下幾方面:
　　1.將醋酸纖維素(CA)和阿維菌素(AVM)的穩(wěn)定溶液通過靜電紡絲的方法制備成CA基藥物緩釋纖維。AVM在纖維中分散良好，釋放穩(wěn)定，形成的緩釋纖維是一種環(huán)境友好的新型農(nóng)藥體系，為AVM和CA的應(yīng)用開辟了新的路徑。
　　2.找到了納米粒子與C

11、A的共溶劑，形成穩(wěn)定的紡絲液，將金、銀納米粒子(AuNPs、Ag NPs)與CA通過靜電紡絲的方法直接復(fù)合制備納米纖維，納米粒子在纖維中分散良好，性質(zhì)穩(wěn)定，為制備功能性納米纖維提供了新的方法。
　　3.將合成的碲化鎘量子點(CdTe QDs)與CA通過靜電紡絲的方法復(fù)合制備熒光纖維，熒光纖維和熒光纖維膜的顏色與所合成的量子點的粒徑尺寸一致，可做為熒光顯示、防偽和標(biāo)識等應(yīng)用。
　　4.將Ag NPs/CA復(fù)合制備取向纖維，纖維