聚乙烯醇/磷虾蛋白纤维的氢键作用机制及其性能

为解决聚乙烯醇(PVA)难以热塑加工和功能单一的问题,以磷虾蛋白(AKP)和水为增塑剂,通过熔体纺丝制备了PVA/AKP纤维。通过红外光谱仪表征了PVA/AKP纤维中的氢键作用,并分析氢键作用机制。借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和单纤维强力仪等分析了PVA/AKP纤维的结晶性、形态结构、热性能和力学性能等。结果表明:随着AKP质量分数的增加,PVA/AKP纤维中分子内氢键含量和结晶度呈先增大后减小趋势,当AKP质量分数为2%时,PVA/AKP纤维中分子内氢键含量达到最大值(85.37%),结晶度也达到最大值(48%),该条件下纤维断裂强度达到最大值,为2.15 cN/dtex;AKP的加入有助于提高PVA纤维的表面光滑性,PVA/AKP纤维断面呈规则圆形;PVA/AKP纤维对碱溶液的响应性更强,在水中浸渍2 h后纤维吸水率恒定在36%。     

海藻酸钠/南极磷虾蛋白/聚乙烯醇复合纤维的分子作用及其性能表征

为提高海藻酸钠/南极磷虾蛋白(SA/AKP)复合纤维的强度,采用聚乙烯醇(PVA)共混改性,并用湿法纺丝制备改性海藻酸钠纤维。通过傅里叶变换红外光谱研究了复合纤维基本结构,并用二阶导数和高斯拟合分峰表征复合体系中氢键的作用,同时分析了改性后复合纤维表面形貌、结晶性能、力学性能。结果表明,SA/AKP/PVA复合体系中氢键的类型和含量,随PVA增多自由羟基的数量由1.2%增加到3.6%,分子间氢键数量由57.8%减少到54.8%,而体系分子内氢键数量几乎没有变化。复合纤维表面沟槽变细且分布更加均匀。随PVA含量的增加,复合纤维的结晶度降低,力学性能呈先增后减的趋势,当PVA含量为3.5%时,其断裂强度达到最大值2.43 c N/dtex。     

“三明治”结构聚乙烯醇/壳聚糖/海藻酸钠纳米纤维医用敷料

选用聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(CS)、海藻酸钠(SA)为原料,通过静电纺丝和交联处理组合工艺制备"三明治"结构PVA/CS/SA静电纺纳米纤维膜。利用扫描电子显微镜(SEM)表征PVA/CS/SA静电纺纳米纤维膜形貌结构,综合评价医用敷料溶胀率和失重率,考察其在伤口愈合领域的应用性能。其中,PVA/CS静电纺纳米纤维膜纤维平均直径为(488±201)nm,PVA/SA静电纺纳米纤维膜纤维平均直径为(534±265)nm,所制备的"三明治"结构PVA/CS/SA静电纺纳米纤维膜平均溶胀率为296.5%,平均失重率为74.3%。     

乙烯-四氟乙烯共聚纤维的性能

为实现乙烯-四氟乙烯(ETFE)共聚纤维工业规模开发,通过熔融纺丝法制备了ETFE共聚初生纤维,并将初生纤维在150℃条件下通过电子拉伸试验机进行定长拉伸,得到拉伸比为100%和200%的纤维。利用热重分析仪、差示扫描量热分析仪、X射线衍射仪、动态热机械分析仪和电子拉伸机等分别测试了纤维的热性能、结晶结构、力学性能。测试得出:ETFE共聚热分解温度约为477℃;不同拉伸倍率纤维的熔融温度均保持在259℃左右;拉伸200%纤维断裂强度约为160 MPa,是初生纤维的3倍。结果表明:随拉伸倍率的提高,ETFE共聚纤维玻璃化转变温度提高9℃,结晶度和晶区取向度分别提高了10.2%和5.5%;经浓硫酸、氢氧化钠溶液、丙酮和次氯酸钠试剂处理后各纤维断裂强度均无明显变化,表现出良好的耐化学试剂性能。     

水溶性PVA纤维的溶解过程及其影响因素分析

采用光学显微镜(OM)和X射线衍射(XRD),分析了完全醇解型聚乙烯醇(PVA)纤维的溶胀溶解过程.探讨了溶解温度、时间、碱剂(NaOH)和氧化剂(H2O2)对PVA纤维溶解性能的影响.结果表明:水分子渗入到纤维内部减弱无定形区的氢键作用引起纤维溶胀,纤维结晶区吸收能量破坏晶格,使水分子渗入晶区内部发生溶胀溶解.影响水溶性PVA纤维溶解性能的主要因素是溶解温度和溶解时间;Na+产生的凝聚作用抑制了PVA纤维的进一步溶解.     

Fenton法制备的纤维素纳米纤丝在聚乙烯醇复合膜中的应用研究

利用Fenton试剂预处理溶解浆原料,高压均质后获得Fenton氧化纤维素纳米纤丝(Fenton Cellulose Nanofiber, F-CNF),随后采用溶液浇铸法制备了F-CNF添加量为1%～20%的F-CNF/PVA复合膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(CLSM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、万能力学实验机、溶胀实验、热重分析仪(TGA)等对复合膜的微观形貌、化学结构变化、力学性能、吸水溶胀性、热稳定性等进行了分析表征。结果表明,F-CNF与PVA分子间产生了大量的氢键缔合并发生了缩醛反应,两者具有良好的界面相容性,F-CNF可在PVA基质中均匀分散;添加F-CNF后,显著提高了复合膜的拉伸强度和弹性模量,降低了复合膜的吸水溶胀率,提高了其热稳定性。当F-CNF添加量为15%时,复合膜的拉伸强度为65.27 MPa,弹性模量为1460.32 MPa,与PVA膜相比,分别增加了217.77%和830.69%。     

硼酸交联海藻酸钠/磷虾蛋白复合纤维的制备与表征

针对海藻酸钠/磷虾蛋白（SA/AKP）复合纤维在盐溶液中溶胀问题,利用硼酸与复合纤维交联反应制备了耐盐性SA/AKP 复合纤维。借助傅里叶红外光谱仪、热重分析仪、差示扫描量热仪和X 射线衍射仪研究了复合纤维的化学结构、热性能和结晶性,考察了交联度和纤维形态的关系,评价了纤维力学性能与交联温度的相关性。结果表明：硼酸与海藻酸钠的羟基反应产生了B-O 键;随着交联时间的延长、交联温度的升高,SA/AKP 复合纤维的溶胀度降低,并在交联时间为30 min、交联温度为80 ℃以后趋于平衡,此时溶胀度由未交联纤维的136.99% 降低到82.30%,纤维的耐盐性明显提升,纤维的断裂强度为2.18cN/dtex;交联纤维的断裂强度随着交联温度的升高呈先降低后升高的趋势;未交联纤维与交联纤维表面存在纵向的沟槽结构,交联纤维经过盐溶液处理,表面仍具有沟槽结构。     

聚乙烯醇/海藻酸钠/黄连素医用敷料制备及其性能

为提高聚乙烯醇(PVA)/海藻酸钠(SA)医用敷料的抗菌性和耐水性能,采用黄连素(BR)为天然抗菌剂负载在医用敷料上,通过静电纺丝法制备PVA/SA/BR纳米纤维膜,并在氯化钙无水乙醇溶液中进行交联处理,对PVA/SA/BR纳米纤维膜的化学结构、抗菌性能、吸液性能以及力学性能进行表征与分析。结果表明:BR负载在PVA/SA纳米纤维上形成明显串珠,且与PVA/SA结合良好,氯化钙交联处理后PVA/SA/BR纳米纤维膜由网状变为平滑膜状;当BR质量分数为6%时,PVA/SA/BR纳米纤维膜断裂强度为1.76 MPa,其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.41%、97.89%;当氯化钙质量分数为4%,交联时间为4 h时,PVA/SA/BR纳米纤维膜的断裂强度为4.17 MPa,吸液倍率为1 257%。     

不同牵伸倍率下聚酯复合纤维的微观结构与性能

为研究聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸丙二醇酯(PET/PTT)并列型复合纤维制备工艺与其结构及性能之间的关系,借助二维广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪等对未牵伸以及2.35～3.35倍牵伸纤维的结晶取向性能、热性能、力学性能以及卷曲性能进行测试与分析。结果表明：随着牵伸倍率的增加,PET/PTT复合纤维内部单组分结晶度变化有所差异,PET组分结晶度由43.04%增至45.73%,但PTT组分的结晶度几乎不变,其取向度由82.3%增大至89.2%,然后保持稳定,说明牵伸诱导取向达到饱和;同时,取向度的增大也导致PET/PTT复合纤维的弹性模量由16.8 cN/dtex增加到23.1 cN/dtex,断裂强度由2.9 cN/dtex增加到3.5 cN/dtex,但断裂伸长率由52.6%下降到38.6%;牵伸倍率的增加导致双组分纤维结构差异明显,使复合纤维的卷曲性能更加优异。     

淀粉-聚乙烯醇-层状硅酸盐黏土水凝胶的结构与性能研究

使用冷冻-解冻循环物理交联制备淀粉-聚乙烯醇-层状硅酸盐黏土(Laponite RD)水凝胶,通过X射线衍射、扫描电镜、差示量热扫描、质构、2次溶胀性研究了淀粉-聚乙烯醇比例对水凝胶的结构与性能的影响。结果表明,在Laponite RD存在下,淀粉-聚乙烯醇比例为10∶10时能形成孔隙比较均匀,具有较高2次溶胀率(146%)的水凝胶。淀粉与PVA分子之间可形成氢键,使得PVA分子的柔顺性下降,影响PVA结晶的完善程度,进而导致熔融温度的下降。淀粉比例的增加,一定程度上削弱了聚乙烯醇分子间的氢键,从而降低了水凝胶的硬度、弹性及凝聚性。     

壳聚糖、纳米壳聚糖对聚乙烯醇膜结构与性能的影响

研究添加同一质量分数壳聚糖(chitosan,CS)、纳米壳聚糖(chitosan nanoparticles,NCS)改性聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)膜的性能,利用色差仪与紫外分光光度计探究其光学性能;利用透气性测试仪与透湿性测试仪测试共混膜透气性能与透湿性能;通过等温吸湿实验研究了PVA膜、PVA/CS共混膜、PVA/NCS共混膜的吸湿性能,并将常见的等温吸湿曲线模型与实验数据进行拟合;采用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer,FT-IR)、差示扫描量热(differential scanning calorimetry,DSC)仪对3种膜的结构与结晶度进行表征。结果表明:CS的加入会使PVA膜对中波紫外线的屏蔽作用增强,NCS的加入会使屏蔽效果更加明显;CS或NCS的加入会使PVA透气性能减弱,透湿性能增强;3种共混膜的等温吸湿曲线与GAB方程的拟合效果最好(R~20.98);FT-IR结果表明,PVA/CS、PVA/NCS共混均匀且共混材料之间形成分子间氢键;DSC结果表明,加入CS或NCS之后PVA分子的结晶速率变慢,结晶度下降,分子结晶的吸热焓值增加。     

NCSU:生物基添加剂显著提高PVA纤维的韧性

美国北卡罗来纳州立大学(NCSU)的研究团队发现,采用生物基草酸盐和木质素添加剂可显著提高聚乙烯醇(PVA)纤维的韧性。在目前的PVA加工过程中,常添加汽油和生化增塑剂以改善其加工性能,同时调节其湿度灵敏度。但这类添加剂通常会降低PVA产品的力学性能。在NCSU研究团队的研究中,研究者探究了采用生物可再生添加剂的PVA的抗塑化性能与力学性能。PVA纤维是在含3%(质量分数)草酸盐和30%(质量分数)木质素的情况下冻胶纺丝而成的。草酸盐可降低PVA冻胶的熔融温度并提高纤维的拉伸倍率。     

再生角蛋白凝胶对纺织退浆废水中浆料分子的吸附性能

为实现废弃角蛋白纤维资源的高值化循环利用,在采用“还原预处理-甲酸”溶解法获取角蛋白多肽并引入α-硫辛酸进行化学改性基础上,制备再生凝胶材料用于纺织退浆废水中浆料分子的吸附处理。借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱等测试技术对角蛋白凝胶的结构和性能进行表征。针对聚乙烯醇(PVA)和淀粉2种浆料,探究凝胶对不同浆料分子的吸附规律及机制。结果表明：角蛋白凝胶具有均匀的三维孔隙结构,其化学组成和官能团结构与原纤维基本一致,且结晶程度较高;该凝胶对溶液体系中PVA分子的吸附量和去除率分别为16.278 mg/g和30.013%,对淀粉浆料则可达到133.234 mg/g和28.868%;此外,吸附动力学和热力学研究显示,角蛋白凝胶对2种浆料的吸附规律均符合准二级动力学模型,其中对PVA分子主要为物理吸附作用,而对淀粉则可能存在化学吸附效果。     

纤维素/氧化纤维素/南极磷虾蛋白复合抗菌纤维的制备与表征

为改善纤维素/磷虾蛋白(C/AKP)复合纤维的可降解性和抗菌性,在原液中加入氧化纤维素(DAC)制备C/DAC/AKP纺丝原液,采用湿法纺丝技术分别在H₂SO₄/Na₂SO₄/ZnSO₄和H₂SO₄/Na₂SO₄/KAl(SO₄)₂凝固浴中凝固后制得复合纤维,研究了DAC及凝固浴组分对纤维分子间作用、体外降解、抑菌以及热稳定等结构和性能的影响。结果表明:在相同的凝固浴中,相比于C/AKP复合纤维,C/DAC/AKP复合纤维体系内分子间氢键含量从24.26%增加至32.96%,热稳定性提高7.5%,降解性也有所改善;凝固浴中KAl(SO₄)₂的加入会提高纤维的分子间氢键以及热稳定性,同时C/AKP和C/DAC/AKP复合纤维均具有良好的抗菌效果,在生物材料方面具有良好的应用前景。     

热敏变色聚乙烯醇纤维的结构与性能

以结晶紫内酯(CVL)微胶囊为变色剂、聚乙烯醇(PVA)为聚合物基体,采用湿法纺丝制得不同组分的PVA/CVL热敏变色纤维,采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、差示扫描热量热仪等表征了热敏变色纤维的结构与性能。测试结果表明:热敏变色纤维表面较为光滑,微胶囊在纤维基体中分布均匀;热敏变色纤维的化学组成几乎没有变化,变色温度达到29℃时会出现熔融吸热峰;微胶囊的加入对纤维的力学性能产生较大影响,断裂强度随微胶囊的加入而急剧下降,微胶囊的最佳添加量在5%~7%;热敏变色纤维的吸湿性较纯聚乙烯醇纤维有所提高。     

全生物基聚酰胺510制备与FDY纺丝研究

采用一步成盐常压聚合法，实现了戊二胺、癸二酸直接制备聚酰胺510(PA510)。利用差示扫描量热仪、热重分析仪、接触角测量仪表征聚合物结构性能，通过熔融纺丝制备POY纤维，研究不同拉伸倍率下FDY纤维的力学性能。结果表明，“一锅法”制备的PA510树脂相对粘度可控、产物小分子含量低于0.3%，可满足纤维级树脂需求；树脂热分解起始温度高，在270℃下具有良好的相对粘度稳定性，有利于纤维加工；4000 m/min纺速下POY成纤性良好，随拉伸倍数增加断裂强度增加，拉伸倍数为1.5倍时，断裂强度可达6.00 cN/dtex，断裂伸长率仍可保留为17.4%，此时10%定伸长下弹性回复为97.0%，制备的PA510纤维具有优异的力学性能。     

改性聚乙烯醇/纳米银柔性应力传感器的制备及性能研究

文章以聚乙烯醇(PVA)为基材,利用端氨基超支化聚合物(HBP-NH2)对其进行改性,并基于HBP-NH2诱导原位调控生成纳米银的功能,在改性PVA中组装纳米银,制备了改性PVA/纳米银柔性应力薄膜传感器。研究了改性前后PVA的化学结构,以及改性PVA/纳米银薄膜的力学性能和拉伸传感性能,结果表明:以丁二酸酐为中间体可以有效将HBP-NH2接枝到PVA大分子链上,改性后的PVA薄膜断裂伸长率达到341%左右,同时HBP-NH2在分子间的交联使得改性PVA薄膜具有良好的拉伸回复性和耐疲劳性。在拉伸形变过程中薄膜的电阻值发生显著变化,随着伸长率的增加呈线性增长,且具有良好的循环稳定性,可用作柔性人体运动监测。     

聚乙烯醇/海藻酸钠载药复合水凝胶的制备及其抗菌性能

以聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)和海藻酸钠(Sodium alginate, SA)为原料，采用循环冷冻-解冻法制备具有半互穿网络结构(SIPN)的PVA/SA复合水凝胶并搭载盐酸万古霉素(VAN)。通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)和X射线粉末衍射仪(XRD)等仪器对其形貌和结构进行表征，分析PVA/SA@VAN载药复合水凝胶的溶胀度和力学性能，并探究其抗菌性能。结果表明：PVA/SA@VAN载药复合水凝胶均呈现出三维多孔结构，孔隙率在80%以上，在磷酸盐缓冲液中的溶胀度可达1338%,具有良好的力学性能。抗菌实验表明，PVA/SA@VAN载药复合水凝胶对金黄色葡萄球菌具有显著的抗菌效果。该研究结果可为载药复合水凝胶在创伤敷料中的应用方面提供参考。     

创面敷料用静电纺核-壳结构纳米纤维

通过同轴静电纺丝方法,制备出具有核-壳结构的海藻酸钠(SA)-聚乙烯醇(PVA)纳米纤维,其中SA为核层、PVA为壳层材料。由于SA具有非常好的止血性、亲水性、无毒性和生物可降解性,故在生物材料领域具有良好的应用前景。但SA作为聚电解质,具有较高的电导率及分子间排斥力,会阻碍其静电纺丝;而PVA则能够很容易地被电纺成纳米纤维,并具有高拉伸强度、拉伸模量和耐磨性。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和红外衍射光谱分别对成功制备出SA-PVA核-壳结构纳米纤维的形貌及组分进行了分析。     

超临界CO2流体处理时间对二醋酯纤维结构与性能的影响

为将超临界CO₂流体应用于二醋酯纤维的功能化加工,赋予二醋酯纤维高附加值,借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、X射线多晶衍射仪、热重差热分析仪、万能材料试验机探讨了超临界CO₂流体处理时间对二醋酯纤维表观形态、化学结构、聚集态结构及热性能和拉伸断裂性能的影响。结果表明:经超临界CO₂流体处理60、90、120 min后,二醋酯纤维表面颗粒状杂质被去除,其分子链排列规整度下降,结晶度由未处理纤维的39.41%分别下降至35.33%、31.57%、36.10%,纤维断裂强力呈先下降后增加趋势;当处理时间为120 min时,二醋酯纤维分子链间氢键作用强度略微降低,其熔点基本不变,高温下纤维质量损失率由未处理纤维的89.52%增加至95.66%。