溶菌酶/壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维膜的制备及表征

本研究采用静电纺丝技术制备不同质量比的壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维膜(CS/PVA),通过SEM分析纤维形貌差异。选择纤维形貌较好的CS/PVA(质量比为1/9)纳米纤维膜,添加不同含量溶菌酶制备溶菌酶/壳聚糖/聚乙烯醇系列纳米纤维膜(LZ/CS/PVA)。采用SEM、FTIR、XRD及DSC等方法分析LZ/CS/PVA纤维膜形貌特点和纤维膜的特性。结果表明:LZ的添加影响了纤维形貌均匀程度及纤维之间的黏结程度;随着溶菌酶的加入,纤维平均直径从339.62±92.72nm(CS/PVA)降低至262.10±86.32～283.01±96.83 nm(LZ/CS/PVA系列纤维)之间;LZ添加量为0.30%和0.50%时,纤维形貌良好;纤维膜各组分之间存在强烈的相互作用,阻碍晶体的形成,导致几乎无定形的结构;LZ的添加提高了纤维膜的热稳定性,熔点从185.60℃上升到189.30℃～191.00℃之间。LZ/CS/PVA纤维膜由安全无毒的材料制备而成,具有应用于食品工业的潜力。     

氨基聚合物共混改性聚乳酸超细纤维膜的制备及染料吸附性能

为了提高聚乳酸超细纤维(PLA)对染料的吸附性能以制备高效染料吸附材料,将含有氨基活性基团的双氨基乙二醇(NH_2—PEG—NH_2)和壳聚糖(CS)分别与PLA共混静电纺丝制备超细纤维膜,研究NH_2—PEG—NH_2和CS质量分数对共混超细纤维膜的表面形貌、耐水性和染料吸附性能的影响。研究结果表明:随着NH_2—PEG—NH_2质量分数增加,NH_2—PEG—NH_2/PLA共混超细纤维表面微孔结构逐渐减少直至消失,耐水性逐渐下降,对酸性黄染料的吸附量均较小;随着CS质量分数增加,CS/PLA共混超细纤维表面光滑,耐水性下降,对酸性黄的吸附量增加。当CS质量分数达到12.5%时,CS/PLA共混超细纤维膜对酸性黄染料的吸附量显著增加,为39.8 mg/g。     

“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%。     

丝素蛋白/壳聚糖复合纤维膜的制备与应用

为进一步提升丝素基纤维膜的抗菌性能，以六氟异丙醇和三氟乙酸为溶剂分别溶解丝素蛋白和壳聚糖，制备一定质量比的混合纺丝溶液，然后利用静电纺丝技术制备丝素蛋白/壳聚糖(SF/CS)复合纤维膜。对不同质量比下复合纤维膜的微观形貌、吸水率、止血性能和抗菌性能进行测试与分析。结果表明：SF/CS复合纤维膜中纤维呈光滑致密、无串珠的网状结构；随着壳聚糖添加量的增加，复合纤维膜的抗菌性呈显著增强趋势，当丝素蛋白与壳聚糖质量比为5∶2时，复合纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别为(11.88±0.04)和(15.34±0.04) mm,抑菌率分别达到(73.93±0.85)%和(93.27±0.97)%;同时，在该条件下制备的复合纤维膜具有较高的吸水率((967.59±9.76)%),止血性能优于市售止血纱布。     

酶解法制备米糠膳食纤维

对米糠中膳食纤维的酶解法制备工艺进行了研究。通过单因素试验、正交试验和极差分析,得出了酶法制备米糠膳食纤维的最佳工艺参数。结果表明,在混合酶(α-淀粉酶与糖化酶质量之比为1∶2)用量0.4%、70℃处理45min,蛋白酶用量0.3%、50℃处理45min时,膳食纤维得率较高,膳食纤维中的酸性洗涤纤维含量达68.54%。因此,该酶法工艺为米糠膳食纤维的制备提供了依据。     

壳聚糖/纤维素纳米晶复合纤维的制备与表征

纤维素纳米晶(CNCs)强力好,可自组装,但其溶液具有高分散性而无法成丝,壳聚糖生物相容性好,其溶液可纺性好,但纤维力学性能差。本文提出用壳聚糖溶液(CS)协助CNCs纺丝,采用湿法纺丝方法制备壳聚糖/纤维素纳米晶(CS/CNC)复合纤维,并比较共混和同轴两种不同纺丝方法所制备的CS/CNC共混纤维和CS/CNC皮芯纤维的结构及性能特征。结果表明,相较于纯壳聚糖纤维,CS/CNC复合纤维的耐水稳定性有所提高;与CS/CNC共混纤维相比,CS/CNC皮芯纤维力学性能更好,初始模量高达489.40 cN/dtex,断裂伸长率为9.65%,在芯层有连续的手性向列相层状结构,在偏振光下具有明亮有序的虹彩色,有望应用于防伪方面,进一步扩大CNC的应用范围。     

生物活性纤维成形机理及技术的研究

探讨了生物活性纤维的研究目的、现状和制备方法,选择了聚乙烯醇(PVA)作为纤维基质,配伍以壳聚糖(CS)、丝胶(SS)分别作为生物活性功能材料与PVA共混,并选择相应的成形(成型)工艺制备了CS/PVA、SS/PVA共混膜及复合纤维。将共混膜样品浸泡于模拟体液进行生物降解实验,结果表明CS、SS能均匀地分布于PVA中,并对复合材料的生物降解有明显调整作用。研究结果为生物活性纤维的制备提供了依据。     

壳聚糖/植酸静电纺涂层阻燃疏水棉织物的制备及其性能北大核心

为改善现有生物质阻燃剂整理工艺对棉织物手感的影响,并且赋予阻燃棉织物疏水功能,试验采用壳聚糖(CS)/植酸(PA)膨胀型阻燃体系,通过静电纺丝工艺调整阻燃剂在棉织物中的沉积位置,并在表面构筑疏水层。研究发现,当纺丝液中CS与PEO的质量比为90∶10,总质量分数为3.5%时,可以得到细度均匀且形貌良好的CS/PEO纳米纤维。喷涂的PA通过与CS之间的静电力吸附在纤维膜表面,磷含量在纤维膜上存在饱和值。经阻燃处理的棉织物的最大热释放速率(THR)和总热释放量(HRR)都有不同程度的下降,并且CS/PEO/PA静电纺丝阻燃层在气相和凝聚相上同时起阻燃作用。疏水处理后的阻燃棉织物的静态接触角可达150.6°,经8次洗涤后LOI仍可达到25.3%。相比于浸渍层层自组装法,静电纺丝涂层法制备的阻燃疏水棉织物断裂伸长提高了41%,硬挺度下降84%,悬垂系数提高8.7%,为生物质阻燃体系制备阻燃疏水棉织物提供了新的解决方案。     

固态气爆技术制备玉米皮水溶性膳食纤维的研究

对固态气爆技术制备玉米皮水溶性膳食纤维(SDF)的工艺进行了研究,确定其最佳处理条件为:气爆压力1.0MPa,保压时间80s,水分含量100%。固态气爆处理能显著提高玉米皮SDF的提取得率,达80%以上。     

TSF/CS复合纳米纤维的制备及后处理研究

以三氟乙酸(TFA)为溶剂,纺制了壳聚糖(CS)、柞蚕丝素/壳聚糖(TSF/CS)纳米纤维,并用甲醇、乙醇处理纳米纤维,观察其微观形态的改变。先配制不同质量分数的CS溶液,通过静电纺丝技术纺制CS纳米纤维,用扫描电镜(SEM)对样品进行形貌观察和分析,在本试验条件下获得形貌良好的CS纳米纤维的最佳溶解时间为1～1.5 d,最佳质量CS分数为2%。以TFA为溶剂,将溶解1.5 d的10%TSF溶液和2%CS溶液按一定的配比混合,通过静电纺丝技术纺制/CS复合纳米纤维,当混合比2∶2时,纤维形态外观最佳。经过甲醇和乙醇处理后,纳米纤维出现不同程度的粘连。研究结果可为生物医学材料和组织工程支架提供理论支持。     

静电纺聚乙烯醇/壳聚糖复合纤维的制备

以聚乙烯醇(PVA)和壳聚糖(CS)为原料,使用静电纺丝设备制备复合纳米纤维膜,纺丝液中CS的质量百分数最大为1.3%。探究了纺丝工艺参数对静电纺PVA/CS纳米纤维膜形态结构的影响。结果表明,在一定范围内,静电纺PVA/CS复合纳米纤维的直径随纺丝电压的增大而减小,随着纺丝距离的增大而增大,随纺丝液流量的增加而增加。通过正交试验得到优化的纺丝工艺条件:纺丝电压21kv,纺丝距离14cm,纺丝液流量0.2mL/h,所纺纤维的平均直径为128nm,纤维直径CV值为28%。     

聚乳酸/壳聚糖/Fe3O4超细纤维膜对酸性蓝MTR的吸附性能及机制

为制备易回收、可生物降解的染料吸附材料,将聚乳酸(PLA)、壳聚糖(CS)和四氧化三铁(Fe₃O₄)共混溶于三氟乙酸(TFA)溶液中,通过静电纺丝技术制备得到PLA/CS/Fe₃O₄超细纤维膜,研究了PLA/CS/Fe₃O₄超细纤维膜的表面形貌、孔隙结构、表面元素及其对酸性蓝MTR的吸附动力学和吸附机制。结果表明:PLA/CS/Fe₃O₄超细纤维内外均有孔隙结构,纤维的直径为(158±81) nm,比表面积为14.7 m ²/g,平均孔径为15.6 nm,且共混静电纺丝并未改变CS中C—NH₂和Fe₃O₄中Fe元素的化学状态;PLA/CS/Fe₃O₄超细纤维膜对酸性蓝MTR的平衡吸附量为156 mg/g,吸附动力学实验数据与Lagergren准二级吸附动力学模型吻合较好,表现为化学吸附机制。     

纳米微纤化纤维素在口罩用过滤材料中的应用研究

本研究采用纳米微纤化纤维素(NFC)和不同纤度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维,通过湿法造纸技术,制备出口罩用NFC过滤材料,并探究了NFC含量、PET纤维纤度及过滤材料定量对过滤材料性能的影响。结果表明,NFC含量是影响过滤材料性能的主要因素,当NFC含量超过13.5 g/m~2时,过滤材料对PM2.5的过滤效率可以达到95%以上。由于过滤材料定量和PET纤维纤度会影响过滤材料的疏松性,进而影响过滤性能和透气性,需要调整过滤材料定量和PET纤维的纤度搭配,以实现过滤效率和透气的平衡。最优的过滤材料配方为:30%NFC,50%0.1 dtexPET纤维,5%0.7 dtexPET纤维,5%1.5 dtexPET纤维,10%双组分PET纤维,过滤材料定量45 g/m~2,由此制备得到的NFC防护口罩,过滤效率达到国家标准GB/T 32610—2016中I级(99%)的要求,防护效果达到A级。     

静电纺PA6/CS复合纤维膜的过滤性能研究

采用自制单喷头静电纺丝设备,以聚丙烯熔喷非织造布为基布,制备静电纺聚酰胺6/壳聚糖(PA 6/CS)复合纤维膜,研究了静电纺丝时间对复合膜表面形貌、孔径和过滤性能的影响。结果表明:随着静电纺丝时间增加,复合纤维膜对Na Cl气溶胶的过滤效率显著增加,过滤阻力明显增加,品质因子先增加后减小;连续纺丝90 min后,复合纤维膜的过滤效率达到99%以上。     

木聚糖酶改性制备玉米皮膳食纤维

通过单因素试验,探讨了蛋白酶和淀粉酶分步水解制备玉米皮膳食纤维(DF)的最佳反应时间,再通过正交试验确立了木聚糖酶制备改性玉米皮膳食纤维(MDF)的工艺条件。结果表明,蛋白酶用量0.4%,在52℃,pH7.0的条件下反应60min;淀粉酶用量0.2%,在90℃下反应30min,DF的的产率为86.4%,其中水溶性膳食纤维(SDF)含量为1.17%,非水溶性膳食纤维(IDF)的含量为83.42%。与玉米皮相比,DF中蛋白质和淀粉含量分别降低了78.61%和91.72%。木聚糖酶制备MDF的最佳条件为木聚糖酶用量0.7%,pH6.5,55℃,反应2h,MDF的得率达到78.74%,其中水溶性膳食纤维含量为14.27%,非水溶性膳食纤维含量为63.21%,MDF的持水力、结合水力和膨胀力均比DF有所提高,分别为5.08g/g、6.31g/g和4.50mL/g。     

己酸酯淀粉的制备及其上浆性能

为开发适合疏水性纤维特别是聚乳酸纤维经纱上浆的变性淀粉浆料品种,以己酸酐(CA)为酯化剂,通过改变其用量制备了不同取代度的己酸酯淀粉(CS)。对CS颗粒结构进行了红外光谱分析,探究了己酸酯化变性对淀粉浆液性能、浆膜力学性能的影响。结果表明:经己酸酯化变性后,淀粉浆液的黏度热稳定性、淀粉对聚乳酸和涤纶纤维的黏附性及淀粉膜的断裂伸长率均得到了提升,膜的断裂强度有所降低;CS对2种纤维的黏附力,在取代度小于0.025时逐渐提高,且在0.025时取得最大值,然后随取代度增加而有所降低;CS膜的断裂伸长率随取代度增大而提高,断裂强度逐渐降低;CS浆液的黏度热稳定性逐渐降低,但均高于酸解淀粉。     

聚乙烯醇/壳聚糖纳米纤维吸附三价铬的机制

采用静电纺丝技术经过戊二醛交联制备耐水性PVA/CS纳米纤维,通过红外光谱和扫描电镜对结构和形貌进行了分析,检测纳米纤维对Cr(Ⅲ)的吸附性能。结果表明,PVA/CS纳米纤维对Cr(Ⅲ)的最佳吸附条件是:在pH=6.0、Cr(Ⅲ)初始质量浓度为75和150 mg/L时,120、240 min后基本达到吸附平衡。在温度为288 K时,PVA/CS纳米纤维对Cr(Ⅲ)的最大吸附量约为31.25 mg/g;当温度升高到318 K时,最大吸附量约为64.34 mg/g。对Cr(Ⅲ)的吸附符合准二级动力学方程和Langmuir吸附模型,吸附过程具有吸热和自发性特征,循环吸附实验表明PVA/CS纳米纤维具有良好的重复使用性。XPS图谱表明PVA/CS纳米纤维中的N和O共同对Cr(Ⅲ)的吸附起作用。     

不同生物制备方法对玉米皮膳食纤维组成和功能特性的影响

采用不同α-淀粉酶和蛋白酶从玉米皮中制备了总膳食纤维(TDF)含量分别为88.0%和82.8%的两种膳食纤维(DF)--DF1和DF2,DF1的TDF、IDF和SDF分别是玉米皮的135%、134%和172%,DF2的TDF、IDF和SDF分别是玉米皮的127%、126%和106%。考察了纤维素酶和木聚糖酶对DF2的组成和功能特性的影响。经纤维素酶处理得到膳食纤维DF3,其可溶性膳食纤维(SDF)含量是DF2的4.02倍,其溶胀性(SW)和持油力(OBC)也得到了显著改善(p<0.05),但HPLC测定发现DF3对胆酸盐的体外结合能力没有得到提高。经木聚糖酶处理制得的DF4的不溶性膳食纤维(IDF)比DF2提高12%,其持水性(WHC)、SW和OBC也都得到显著提高(p<0.05),而且DF4体外对胆酸钠(C)、鹅脱氧胆酸钠(CDC)、脱氧胆酸钠(DC)和牛磺胆酸钠(TC)的束缚分别是DF2的117%、578%、316%和126%。研究发现,不同方法制备的玉米皮膳食纤维具有不同的SW、WHC、OBC和对胆酸盐的结合能力,淀粉酶、蛋白酶和木聚糖酶复合处理对这些功能特性的改进作用最大。     

载银海藻酸钙纤维的制备及其应用性能

以海藻酸钙纤维和纳米银溶液为原料,采用浸渍富集法制备了载银海藻酸钙纤维。采用红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)表征了载银海藻酸钙纤维的结构,测试了载银前后海藻酸钙纤维的吸湿性能和力学性能,检测了不同银含量载银海藻酸钙纤维的抗菌性能。结果表明,载银海藻酸钙纤维表面的银颗粒粒径在20~50 nm左右,载银对海藻酸钙纤维的吸湿性能和力学性能影响较小,当载银海藻酸纤维银含量达到18 000mg/kg时,对白色念珠菌(ATCC 10231)、大肠杆菌(ATCC 25922)的抑菌率均达到99%以上。     

静电纺聚四氟乙烯/二氧化钛光催化纳米纤维膜的制备及其应用

针对光催化剂二氧化钛(TiO₂)难回收、传统载体材料性能不稳定等问题,以聚四氟乙烯(PTFE)为成膜聚合物,以聚乙烯醇(PVA)为纺丝载体,引入纳米光催化剂TiO₂,采用乳液静电纺丝法制备PTFE/PVA/TiO₂初生纤维膜,然后经烧结得到负载型PTFE/TiO₂光催化纳米纤维膜。通过形貌观察、孔径、孔隙率以及疏水性能测试,考察TiO₂质量分数对纤维膜结构与性能的影响。结果表明:随着TiO₂固含量的增加,纤维膜直径均匀性有所降低,平均孔径增大;将纤维膜用于减压膜蒸馏实验,通量最高达35 L/(m²·h),截盐率稳定在99.98%以上;在光催化降解质量浓度为10 mg/L的亚甲基蓝染料水溶液过程中,经紫外线照射5 h后,染料降解率达99%;经重复使用后,PTFE/TiO₂纳米纤维膜仍能保持良好的结构与光催化性能。