Ⅰ型胶原蛋白纳米纤维膜的制备及结构表征

目的制备Ⅰ型胶原蛋白纳米纤维膜及对其进行结构表征。方法以牛跟腱胶原蛋白为原材料,分别以六氟异丙醇(HFIP)和稀醋酸为溶剂制备纺丝液,添加聚氧化乙烯(PEO)提高可纺性,在适当的纺丝条件下进行静电纺丝制备胶原蛋白纳米纤维膜。通过扫描电镜观察纳米纤维的微观形态,采用红外光谱和热重分析表征纳米纤维的细微结构的变化。结果加入PEO能显著提高胶原蛋白可纺性,改善纳米纤维的微观形态,静电纺丝前后胶原蛋白的热力学性能和微观结构无变化。结论牛跟腱胶原蛋白能通过静电纺丝制成纳米纤维膜,为进一步利用胶原纳米纤维膜制备促伤口愈合医用敷料提供了支持。     

聚己内酯/聚乙二醇大孔径纳米纤维膜的制备及其在组织工程支架中的应用

为使细胞在静电纺纳米纤维支架上得到更佳的生长与黏附,采用改进的静电纺丝装置制备具有良好生物相容性的聚己内酯(PLC)/聚乙二醇(PEG)大孔径复合纳米纤维膜,探究纺丝溶液中溶质质量配比与溶液质量分数对纳米纤维膜形貌及性能的影响,确定最佳工艺参数;将最佳工艺条件下制备的纳米纤维膜初步应用于组织工程,并与传统静电纺丝装置制备的纤维膜进行细胞相容性对比分析。结果表明:当PLC和PEG的混纺质量比为80∶20,纺丝溶液质量分数为25%时,获得的PCL/PEG大孔径纳米纤维膜质量最好;与传统静电纺PCL/PEG纳米纤维膜相比,PCL/PEG大孔径纳米纤维膜更利于细胞的生长和增殖,更适合作为组织工程支架材料。     

聚乙烯醇/普鲁兰多糖纳米纤维膜的制备及表征

利用静电纺丝法制备不同质量比的聚乙烯醇/普鲁兰多糖(PVA/PUL)纳米纤维膜,通过SEM、FTIR、XRD、DSC及TGA等方法分析纤维膜的微结构、性能及膜内各组分的相互作用。结果表明:纤维膜中PVA/PUL的质量比对纤维粗细、均匀程度及黏连等形貌特点产生影响;随着纺丝液中PUL所占比例的增加,纤维直径逐渐减小,当PVA/PUL混合比例为7:3时纤维形态最佳;FTIR、XRD分析表明在纳米纤维膜中PVA与PUL二者存在着化学键间作用力,DSC与TGA分析表明混合纤维膜热稳定性较单一物质纳米纤维膜更稳定。因此得出结论,采用适当比例制备PVA与PUL共混静电纺丝纳米纤维膜,既可以有效改善PVA纤维形态,又可以降低单一PUL的纺丝成本,纳米纤维包装材料在食品包装材料未来的发展上具有广阔的应用前景。     

明胶-PVA-壳聚糖复合纤维的研制及性能表征

明胶与聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖溶液共混得到不同配比的纺丝原液,通过测定其粘度与流变性及共混膜的力学性能,得到优化明胶-PVA-壳聚糖共混纺丝原液固含量比为0.5∶9∶0.5、1∶8∶1、2∶7∶1.以饱和硫酸钠溶液为凝固浴,采用湿法纺丝制备得到复合纤维,采用正交设计法优化得到配比为0.5∶9∶0.5复合纤维的热拉伸条件为:温度200 ℃、拉伸率90%、处理时间3 min,影响复合纤维力学性能因素的主次顺序为温度>时间>拉伸率.利用凯氏定氮法测定发现复合纤维中蛋白质含量随明胶含量的增加而增加.     

10,12-二十五碳二炔酸改性聚氨酯/聚环氧乙烯纤维膜制备及其紫外光/热致变色性能

为获得可用于化学防伪的响应变色材料,以10,12-二十五碳二炔酸(PCDA)为变色化合物,通过静电纺丝技术制备聚氨酯/聚环氧乙烯(PU/PEO)复合纳米纤维膜。借助扫描电子显微镜分析PU/PEO共混质量比及纺丝液浓度对纤维膜微观形貌的影响,用测色仪对纤维膜的色度值、K/S值及吸收曲线进行分析,研究纤维膜紫外光/热致变色性能。结果表明:随PEO含量及纺丝液浓度增加,纺丝液黏度增大,纺丝连续性得到改善,但纤维的平均直径增大;经254 nm紫外光照射后,PCDA成功聚合并使纤维膜从白色变成蓝色,复合纤维膜的K/S值随着PCDA的量以及光照射时间的增加而变大,但变化速率逐渐减缓;复含纤维膜在热刺激下从蓝色(25℃)逐渐变为红色(70℃),转变温度为55℃,分子可见光最大吸收波长从640 nm转移到545 nm。     

溶剂对聚氨酯纳米纤维膜的影响

选用不同体积比的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮混合溶剂配制聚氨酯(PU)溶液,运用"Nanospider"纺丝技术制备聚氨酯纳米纤维膜。研究不同溶剂配比条件下PU溶液的电导率、粘度、高分子—溶剂相互作用参数和表面张力,从热力学、高分子溶液理论及高分子表面性质等方面对溶液进行分析。采用扫描电镜观察纳米纤维膜的表面形貌并对纳米纤维膜进行疏水性能和力学性能测试。结果表明:丙酮的加入显著改变混合溶液的溶解度参数、高分子与溶剂间相互作用参数、电导率、粘度等溶液性质。当DMF/丙酮体积比为33/67时获得的纳米纤维膜表面形貌较好;纳米纤维的直径随DMF体积减少而增大,DMF/丙酮体积比为67/33时纤维直径为(300±60)nm;纤维膜的水接触角随丙酮体积比的增加而逐渐增大,最大水接触角为112.52°;DMF/丙酮体积比为33/67时,力学性能最佳,应力和应变分别为8.6 MPa和309%。     

芳纶纳米纤维膜的宏量制备及其高温过滤性能

利用静电辅助溶液喷射纺丝设备制备了间位芳纶(PMIA)纳米纤维膜,通过单因素法研究了纺丝液浓度、感应电压、牵伸风压等纺丝工艺参数对纤维膜形貌、直径和平均孔径的影响规律。并进一步研究了不同面密度PMIA纳米纤维膜的过滤性能。结果表明:纺丝液浓度和感应电压影响着纤维分布和纤维形态,纺丝液浓度和牵伸风压对纤维直径影响较大,感应电压和纺丝液浓度对纤维膜的平均孔径影响显著;当纤维膜的面密度为11 g/m2时,其过滤效率可达到99.429%,压降为125.9 Pa,表明PMIA纳米纤维膜具有良好的过滤性能;且PMIA纳米纤维膜在278.2℃以下能保持稳定的热力学性能,有利于其在高温高效空气过滤材料领域的应用。     

壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维膜的制备及表征

利用单轴静电纺丝技术制备壳聚糖/聚乙烯醇混合纳米纤维膜,考察了壳聚糖与聚乙烯醇两种溶液比例为0/100、10/90、20/80、30/70和100/0时对纳米纤维膜性能的影响;采用扫描电镜、傅立叶红外光谱、X射线衍射对混合纳米纤维膜进行表征。结果表明:除纯壳聚糖溶液外,其他不同比例的壳聚糖/聚乙烯醇溶液条件下均能得到无珠的纳米纤维膜;混合纳米纤维的平均直径随着壳聚糖浓度的增大呈现下降的趋势,由(216.2±24.6)nm下降到(64±7.5)nm。     

静电纺壳寡糖-月桂酸共聚物/聚乙烯醇蓄热调温纳米纤维工艺优化

为了制备具有抗菌、蓄热调温双重功能的纳米纤维膜,采用接枝聚合方法制备了壳寡糖-月桂酸接枝共聚物(COS-LA),并添加到静电纺丝溶液中,制备了聚乙烯醇(PVA)/COS-LA纳米纤维膜。通过傅里叶变化红外光谱、扫描电镜、差示扫描量热法表征COS-LA共聚物、纳米纤维膜的表面形貌、化学结构及热性能。结果表明：壳寡糖与月桂酸接枝成功,PVA/COS-LA复合纺丝溶液可纺性良好,制备的PVA/COS-LA纳米纤维直径均匀,分布规整;当共聚物COS-LA质量分数为8%时,纳米纤维膜蓄热调温性能较好,热吸收峰区间为37.65℃～51.25℃,热焓值为29.14 J/g。     

乳液静电纺丝美藤果油/聚乙烯醇纳米纤维膜的制备及性能

采用乳液静电纺丝法制备基于美藤果油/聚乙烯醇（polyvinyl alcohol,PVA）乳液的具有核壳结构的纳米纤维及纤维膜,为促进美藤果油在食品领域的进一步应用提供基础,并促进美藤果油作为新资源食品的高值化利用。通过电导率仪和黏度计测定乳液的电导率和黏度,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察纳米纤维膜形貌,并对乳液组分比例、纺丝参数进行调整优化;通过热特性和傅里叶变换红外光谱表征分析纳米纤维膜的各组分及作用;利用接触角测量仪测试纳米纤维膜表面的亲水性能;使用抗拉强度测量仪测定纳米纤维膜的机械性能。结果表明：制备美藤果油/PVA纤纳米纤维膜的乳液最佳配比为PVA质量分数14%,美藤果油、PVA、吐温-80的最佳质量比为5∶14∶1;最佳纺丝条件为电压25 kV、接收距离18 cm、供液速率1.0 mL/h。在最佳条件下纺丝,可得到平均直径为570 nm且形貌良好、分布均匀的纳米纤维。傅里叶变换红外光谱和热特性分析结果表明所制得的纳米纤维成功地封装了美藤果油,并在低于330 ℃的温度条件下表现出良好的热稳定性。接触角测量结果表明纳米纤维膜表面具有良好的亲水性能。机械性能分析结果表明美藤果油的添加可以提高纳米纤维膜的拉伸性能。     

丝素/胶原蛋白共混纳米纤维的结构分析

采用桑蚕废丝制作再生丝素室温干燥膜,并以不同质量比例与水溶性胶原蛋白混合,溶解于质量分数为98%的甲酸中制得不同质量分数的纺丝液,选择一定的工艺参数进行静电纺丝。通过扫描电镜观察纳米纤维的外观形貌并计算纤维平均直径,采用红外光谱测定纳米纤维的微细结构。结果表明:纳米纤维的直径随着纺丝液质量分数和丝素与胶原蛋白共混质量比例的提高而增大;水溶性胶原蛋白与丝素之间有相互作用,纯丝素电纺纳米纤维结构以无规构象为主,含有少量β折叠,丝素/胶原蛋白共混纳米纤维β化程度提高。     

静电纺MnO2/PAN纳米纤维膜的制备及其催化氧化甲醛性能

通过液相沉积法制备MnO2,以PAN/MnO2/N,N-二甲基甲酰胺溶液作为纺丝液进行静电纺丝制备出MnO2/PAN纳米纤维膜。利用扫描电镜、透射电镜、傅里叶红外光谱、热重分析对纤维膜的结构和性能进行分析;并在甲醛废水体系中测试纤维膜催化氧化甲醛性能。结果表明：制备的纳米纤维其平均直径为196.46nm;随MnO2质量分数的增大和纺丝电压的增加,纤维平均直径均下降;pH值为2,温度60℃时,具有最佳甲醛催化氧化性能;纤维吸收12h后,对甲醛去除率达到44.0%;MnO2/PAN纤维膜比MnO2粉末具有更好的催化氧化甲醛性能。     

胶原蛋白改性聚乳酸-羟基乙酸载药纳米纤维膜的制备及其性能

为改善聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)基药物载体的降解性能和释药性能,以PLGA为基材,以胶原蛋白(Col)为改性材料,以阿霉素(DOX)为药物模型,利用静电纺丝技术制备得到PLGA/Col/DOX纳米纤维膜,探究了胶原蛋白对其亲疏水性、体外降解性、释药性能及细胞相容性的影响。结果表明：PLGA与Col以3：1的质量比复合制得的纳米纤维膜性能最佳;经胶原蛋白复合改性后,纳米纤维膜的接触角由未改性的93.5°降至51.5°,亲水性显著提高;胶原蛋白改性可大幅提高PLGA的降解性,改性后纳米纤维膜30 d的质量损失速率由未改性的3.5%增加至19%,且改性后纳米载药纤维膜的药物释放速率和细胞相容性明显提高,有利于细胞黏附增殖。     

聚苯乙烯微纳米纤维膜的液喷纺丝制备工艺研究

本文以聚苯乙烯/二氯甲烷体系为纺丝液,使用普通市售喷笔,采用液喷纺丝法制备了聚苯乙烯微纳米纤维膜,探究了不同溶液质量分数、气流风压和纺丝距离对纤维直径及其孔隙率的影响。结果显示,所得微纳米纤维膜直径在200~1 600 nm内,纤维直径随溶液质量分数和纺丝距离的增大而增大,随风压的增大而减小。通过正交实验研究发现,不同条件对纤维直径和孔隙率的显著影响顺序为:溶液质量分数风压纺丝距离。     

丝素/聚己内酯纳米纤维膜结构与力学性能的研究

利用高压静电纺丝技术制备丝素(SF)/聚己内酯(PCL)纳米复合纤维膜。通过热场发射扫描电镜、傅里叶红外光谱、广角X-射线衍射和力学拉伸的方法表征了纳米纤维膜的结构与力学性能。结果表明:随着纺丝液浓度的提高,纤维直径增大,在电纺液浓度为20%时,纳米纤维网中纤维形态清晰、直径分布较均匀、成膜性较好;随着溶质中丝素含量的降低,纳米纤维膜的力学拉伸性能由硬而脆向软而弱转变,在SF含量达到50%时,纤维膜的力学性能已得到较好改善;甲醇可诱导SF的分子构象从无规卷曲和SilkⅠ转变为SilkⅡ;纳米纤维膜中纤维呈无规则排列,双轴力学拉伸表现为各向同性。     

聚氨酯抗菌纳米纤维及其空气过滤性能

利用静电纺丝技术,在纺丝液中添加纳米银粒子,制备具有抗菌功能的聚氨酯(PU)纳米纤维膜,并分析了纺丝液配比及纺丝工艺等对纳米纤维膜结构和性能的影响。结果表明:当PU质量分数为14%,氯化锂(LiCl)质量分数为0.3%,纳米银粒子质量分数为0.1%时,纳米纤维形貌较均匀,纤维平均直径最小,为171 nm,纤维膜具有较强的抗菌性。此外,还探讨了不同走布速度下纳米纤维膜的过滤性能,当走布速度为0.18 m/min时,纳米纤维膜过滤效率达到最大,过滤效率为86.32%,过滤阻力为25.93 Pa。     

豌豆分离蛋白-普鲁兰多糖共混溶液性质及静电纺丝纳米纤维形貌的研究

为制备基于天然聚合物(蛋白质、多糖)静电纺丝纳米纤维,本文将豌豆分离蛋白和普鲁兰多糖以质量比1:1混合制备共混溶液,研究共混溶液的浓度(10.0%~25.0%,w/v)对共混溶液性质及静电纺丝纳米纤维形貌结构的影响。通过测定共混溶液的性质(包括pH、表面张力、电导率以及表观粘度)以及静电纺丝纳米纤维的微观结构,来确定最佳的共混溶液浓度。结果表明,不同浓度的共混溶液pH基本维持中性范围内,表面张力在37~47 mN/m范围内波动,随着共混溶液浓度的增加,其电导率显著降低(P<0.05),而且表观粘度显著增加(P<0.05)。与此同时,当共混液浓度大于20.0%时,才开始形成静电纺丝纳米纤维,其中以22.5%和25.0%的共混液制备出的静电纺丝纳米纤维具有形貌良好和直径均匀的特征。     

壳聚糖/香兰素/聚乙烯醇共纺纳米纤维膜的性质及其在大菱鲆保鲜中的应用

本研究以壳聚糖（chitosan,CS）、香兰素（vanillin,V）和聚乙烯醇（polyethylene alcohol,PVA）为原料,采用单轴静电纺丝工艺制备CS/V/PVA共纺纳米纤维膜,通过场发射扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、差示扫描量热分析和热重分析对CS/V/PVA共纺纳米纤维膜的形貌和结构进行表征,并以大菱鲆优势腐败菌——腐败希瓦氏菌（Shewanella putrefaciens）为靶标菌,对其抑菌活性进行测定,并考察CS/V/PVA共纺纳米纤维膜应用于大菱鲆的保鲜效果。结果表明：CS/V/PVA共纺纳米纤维膜的微观结构良好,纤维直径均匀分布在200～350 nm之间;纤维膜各组分之间存在相互作用,香兰素分子中的醛基能与CS分子中的氨基反应形成席夫碱键,且CS、香兰素、PVA分子间有氢键形成,降低了膜的初始熔融温度。此外,CS/V/PVA共纺纳米纤维膜对腐败希瓦氏菌具有较强的抑制作用,4 ℃大菱鲆保鲜实验结果表明CS/V/PVA共纺纳米纤维膜能有效延长大菱鲆鱼片的货架期。     

纳米纤维基酸敏比色传感器的制备及应用

以壳聚糖(CS)和胶原蛋白(Col)为原料,采用静电纺丝技术制备CS/Col纳米纤维膜,采用茜素红染料构建了纳米纤维基酸敏比色传感器。利用扫描电镜、红外光谱仪和接触角测试仪对纳米纤维膜的微观形貌、化学结构和润湿性能进行测试,分析纳米纤维膜在不同pH值条件下的变色情况,并将其应用于牛奶新鲜度的检测。结果表明:纳米纤维直径集中分布在200～250 nm,为多孔结构;纤维膜具有良好的润湿效果,且润湿速度快; pH值从3增加至8,纳米纤维膜由黄色变为橘红色再变为玫红色;鲜牛奶滴在纳米纤维膜上,颜色为橘红色,牛奶变质后,颜色变为亮黄色。因此,纳米纤维基酸敏比色传感器可应用于牛奶新鲜度的检测,为牛奶智能包装的开发提供参考。     

高过滤性能石墨烯复合纳米纤维膜的制备及性能

将石墨烯(GR)纳米颗粒掺杂到聚丙烯腈(PAN)纺丝溶液中,利用静电纺丝技术制备石墨烯/聚丙烯腈(GR/PAN)复合纳米纤维膜。研究PAN质量分数、GR用量、纺丝电压及接收距离对GR/PAN复合纳米纤维膜形貌和过滤性能的影响,发现最优纺丝工艺参数为PAN质量分数14.0%、GR用量1.5%、纺丝电压26 kV、接收距离14 cm、注射速度1 mL/h。此最优纺丝工艺参数制备的GR/PAN复合纳米纤维膜的过滤效率为98.86%,过滤阻力为110.30 Pa。