靜電紡絲制備殼聚糖/聚乙烯醇超細(xì)纖維的研究
時(shí)間:2005-10-14
張園園, 黃小波,袁曉燕*
(天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,天津300072,Email: yuanxy@tju.edu.cn)
靜電紡絲是制備超細(xì)纖維的一種重要方法,得到的電紡纖維具有直徑?。◣准{米至幾微米)、比表面積高等特點(diǎn)。靜電紡絲過(guò)程是將具有一定粘度的高分子溶液或熔體置于帶有金屬毛細(xì)管噴頭的裝置中,在高壓電場(chǎng)的作用下,處于噴口的液滴克服表面張力形成噴絲細(xì)流,在到達(dá)接收裝置之前,細(xì)流不斷分裂細(xì)化及溶劑揮發(fā), 最后形成電紡纖維。若液體在連續(xù)的推動(dòng)供給下,可得到一定厚度的超細(xì)纖維膜。
殼聚糖(chitosan)是甲殼素部分脫乙?;漠a(chǎn)物,是至今發(fā)現(xiàn)的唯一陽(yáng)離子多糖,具有良好的生物活性、生物相容性及生物降解性。聚乙烯醇(PVA)是分子結(jié)構(gòu)規(guī)整、分子鏈柔順的水溶性高分子,具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、生物可降解性生物親和性。對(duì)殼聚糖溶液紡絲的研究很多, 但有關(guān)殼聚糖靜電紡絲的文章很少[1]。由于殼聚糖的乙酸溶液不能靜電紡絲,選用與殼聚糖共混的聚乙烯醇作為第二組分, 以期通過(guò)兩種分子間強(qiáng)烈的氫鍵及良好的相容性來(lái)改善殼聚糖可電紡性,得到電紡纖維[2]。
以2wt%乙酸為溶劑,配制殼聚糖( n =2.0´105, 脫乙酰度=90%)和PVA(醇解度=98%,聚合度 = 1750)的混和紡絲溶液,考查了共混溶液濃度c (wt%)、殼聚糖/ PVA的質(zhì)量配比r、過(guò)程參數(shù)(靜電壓V、接收距離d、流速f)對(duì)溶液的可紡性及纖維形貌的影響。在配比r =50/50下,溶液濃度在4wt%時(shí)只能得到大量的珠滴,當(dāng)濃度增大到6 wt %時(shí)則產(chǎn)生細(xì)小的纖維,濃度為7 wt %時(shí),產(chǎn)生的纖維很多且直徑范圍小于100 nm, 而纖維中珠滴尺寸也有所變小。濃度再增大,紡絲不能進(jìn)行。溶液的粘度和電導(dǎo)率都隨著濃度的增加而增加,適合紡絲的溶液粘度小于100 cP (Table 1)。
殼聚糖/PVA的配比r為20/80,40/60,50/50,60/40和80/20時(shí),隨著殼聚糖在共混溶液中比例增大,溶液粘度也增加,當(dāng)r=40/60時(shí),紡絲速度和纖維形貌達(dá)到最佳。當(dāng)r增至80/20時(shí), 紡絲難度增大,不再有纖維產(chǎn)生, 結(jié)果如圖1所示。

靜電壓V、接收距離d和流速f在實(shí)驗(yàn)中的操作范圍是10~20 kV、5~15 cm、 0.1~0.4ml/h,過(guò)程參數(shù)的變化只能優(yōu)化紡絲效果,而不能將原不可電紡的溶液電紡出纖維。

致謝: 本工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金資助(50273027),
聯(lián)系人:袁曉燕
參考文獻(xiàn):
[1] Duan B, Dong CH, Yuan XY, Yao KD, Electrospinning of Chitosan Solutions in Acetic Acid with Poly(Ethylene Oxide),J Biomat Sci-Polym Ed, in press.
[2] Zheng H, Du YM, Yu JH, Huang RH, Zhang L, Preparation and charaterization of chitosan/poly(vinyl alcohol) blend fibers, J Appl Polym Sci, 2001, 80 (13): 2558-2565.
論文來(lái)源:2004年全國(guó)高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)論文集