静电纺聚乳酸多孔纳米纤维膜的制备及表征【参考】.doc

1 静电纺聚乳酸多孔纳米纤维膜的制备及表征 2014 年6月 20日 2 摘要: 多孔模,静电纺,聚乳酸,卟啉,纤维膜等关键词: 聚乳酸因为具有很好的生物相容性、生物降解性、较良好的机械性能及溶解性,在生物医药领域得到了很广的应用,但是由于传统浇铸法制备的聚乳酸膜缺乏良好的多孔结构,不利于细胞与环境之间的营养交换和新陈代谢[1],一定程度上限制了聚乳酸膜材料的应用。随着纳米技术的越来越发展,纳米结构 PLA 生物材料的制备得到了很迅速的提高,其中 PLA 的分子结构和形态是 PLA 产品的降解性能和机械特性的决定性因素[2]。静电纺丝是目前唯一能制备微纳米连续纤维的技术,用它制备的组织工程支架,具有多孔的结构,比表面积大,并且可以模仿细胞外基质的组成和结构,适合于细胞的传输及繁殖[3][4] 。若在静电纺材料中加入如各种细胞生长因子、药物、 DNA 、多肽等具有生物活性的分子,更能拓宽聚乳酸材料的应用领域[5]。另外, 静电纺丝制得的纤维表面富集的静电电荷可提高纤维的过滤效率[6]。近年来,有关聚乳酸及其共聚物的静电纺丝行为及纳米纤维毡在组织工程及药物缓释体系的应用研究受到了广大研究者们的高度重视[7]。目前, 利用静电纺技术制备 PL A 纳米纤维,多采用氯仿,二氯甲烷(DCM) , N,N- 二甲基甲酰胺( DMF )为溶剂[8][9][10] , 而这些高毒性药品,都可能对 PLA 纳米纤维膜造成污染。本研究通过利用二氯甲烷( DCM )和四氢呋喃( THF )的混合溶剂溶解 PLA ,经行静电纺丝, 重点研究了溶液体系和工艺参数对纤维形态结构的影响,为进一步的……。 3目录第一章前言 静电纺丝 静电纺丝技术的发展史 静电纺丝设备 静电纺丝的应用 课题的研究内容和意义第二章理论分析 静电纺丝理论 静电纺丝过程 影响静电纺丝效果的工艺参数 静电纺丝原理第三章实验部分 引言 实验原料和实验设备 纺丝液的配置 静电纺丝制备纳米纤维膜 结构与性能测试 纳米纤维形貌结构 比表面积分析 气敏变色分析 红外分析第四章结果与讨论 纺丝工艺参数对纤维形貌的影响 接收距离 纺丝电压 纺丝速度 PLA 浓度 聚乳酸多孔纳米纤维多孔膜机理第五章结论参考文献附录谢词 4第一章前言 静电纺丝静电纺丝是高压静电场( 一般在几千到几万伏) 在毛细喷丝头和接地极间瞬时产生一个电位差,使毛细管内聚合物溶液或者熔融体(一般为非牛顿流体)克服自身的表面张力和黏弹性力,在喷丝头末端呈现半球状的液滴,随着电场强度增加,液滴被拉成圆锥状即 Taylor 锥。当电场强度超过某一临界值后,将克服液滴的表面张力形成射流(一般流速数每秒数米),在电场中进一步加速,直径减小,拉伸成一直线至一定距离后弯曲,进而循环或者循螺旋形路径行走,伴随溶剂挥发或熔融体冷却固化,终落在收集板上形成纤维电纺丝纤维(Electrospun fiber) 从 20世纪末兴起之后,在短短十年里, 其加工材料就从十几种发展到百种以上,应用领域也从早期的过滤等少数几个方向扩展到生物医药、组织工程、高效催化、光电器件、航天器材等多个部门和学科,在电子、催化、服装甚至其他工业领域(如织物增强及防水、植物杀虫),都得到了广泛应用。电纺丝是利用聚合物溶液(或熔体)在电场作用下的喷射,来制备纳米级超精细纤维的一种新型加工方法。最初的普通电纺丝装置主要由三部分组成:高压电源、带有导电喷丝头的贮液装置和收集器。当电纺丝设备工作时,在喷丝针头处施加高压这样就会在高压喷丝针头同低压的收集器之间产生电场,当电压增大到一定程度时,聚合物溶液或熔体就会在电斥力的作用下克服表面张力和粘弹力,从喷丝针头处喷射出来并形成射流,射流在向收集器运行过程中逐渐细化, 同时溶剂挥发,最终在收集器上形成电纺丝纤维。这也是电纺丝技术中最先出现的有针电纺的过程。由电纺丝得到的电纺纤维,其最大的特点是直径范围一般在 3nm ~ 5μ m, 比常规方法制得的纤维直径小几个数量级。电纺纤维无纺布孔隙率高、比表面积大(是常规纤维的 1000 倍以上)、纤维精细程度和均一性高、长径比大。 静电纺丝技术的发展史 1745 年, Bose 发现在高压静电场中下坠的带电液滴可以雾化。 1882 年, Lord Rayleight 考察了带电液滴在静电场中雾化时克服表面张力所需的电荷数。 1902 ~1903 年, Cooley 等发明了第一台静电喷雾装置。1934 年, AForhals 申请了静电