可吸收壳聚糖纤维增强壳聚糖棒材

在采用原位沉析法制备壳聚糖棒材的同时,加入壳聚糖纤维作为增强材料,制成了壳聚糖纤维增强的壳聚糖棒材复合材料。研究了壳聚糖纤维的长度及添加量对壳聚糖棒材力学性能的影响,通过扫描电镜观察分析了材料的断面形貌。结果表明,壳聚糖纤维能显著提高壳聚糖棒材的力学性能,壳聚糖棒材的弯曲强度随壳聚糖纤维添加量的增加先增加而后下降,随着壳聚糖纤维长度的增加而增加。当壳聚糖纤维(17 mm)质量分数为5%时,壳聚糖棒材的弯曲强度达到134 MPa,与未增强的壳聚糖棒材相比,弯曲强度提高了55.7%。这种纯天然的复合材料在可吸收内固定材料方面将具有广阔的用途。      

壳聚糖-聚羟基丁酸酯共混膜的体外血液相容性评价

制备了壳聚糖(CTS)/聚(R)-3-羟基丁酸酯(PHB)二元系列膜,扫描电镜(SEM)分析检测其表面形貌.体外评价了不同比例共混复合物的溶血率、动态凝血、复钙化时间及血小板粘附.结果表明,二元共混膜较之原料壳聚糖相比,溶血率下降,复钙化时间延长,动态凝血曲线变化缓慢.SEM显示共混膜材料表面的血小板粘附现象明显少于壳聚糖.组成为C1B1的共混材料表现突出.通过与PHB简单共混的方法可以有效改善壳聚糖的血液相容性能.     

壳聚糖/聚乙烯醇复合纳米导电纤维的制备及性能表征

以壳聚糖(CS)、聚乙烯醇(PVA)和纳米石墨粉(G)为原料,利用静电纺丝技术分别制备了壳聚糖/聚乙烯醇共混纳米纤维及壳聚糖/聚乙烯醇/纳米石墨粉复合纳米纤维,采用原位聚合法在纤维表面聚合导电聚合物聚苯胺,得到具有优良导电性能的聚合CS/PVA和聚合CS/PVA/G复合纳米纤维。通过扫描镜、X射线衍射、红外光谱等测试手段对纤维的形貌和结构进行表征。结果表明,聚苯胺均匀包覆在经原位聚合的复合纳米纤维表面,提高了纤维的导电性能,纳米石墨粉与聚苯胺形成插入化合物进一步提高了纤维的导电性能。     

壳聚糖/聚甲基丙烯酸甲酯电纺复合纤维膜的制备及吸附性能

运用静电纺丝技术制备了壳聚糖/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合纤维膜,红外测试表明,壳聚糖与PMMA之间存在氢键等弱相互作用;扫描电镜照片显示,随着壳聚糖含量的增加,复合纤维的直径减小,但串珠结构增多。复合纤维膜在pH值为2~6的水溶液中均具有较高的稳定性,浸泡240h后质量损失率均低于5%。研究了复合纤维膜对水溶液中Cr(VI)的静态吸附,紫外测试显示,复合纤维膜对Cr(VI)的去除率比同条件下的壳聚糖粉末高出近3倍。复合纤维膜易于回收再生,循环使用5次对Cr(VI)的去除率并无明显下降,有望作为吸附滤膜去除水溶液中的重金属离子。     

氧化壳聚糖-丝胶共价复合物在天然乳胶改性中的应用

采用高碘酸钾氧化壳聚糖的方法制备了一种水溶性氧化壳聚糖(OCS),将OCS与丝胶(SS)反应获得多糖-蛋白共价复合物,进一步将所得复合物和OCS分别与天然乳胶共混成膜,并对膜材料的力学性能、老化性能、耐溶剂性、抗菌性、表面形貌及水溶性蛋白含量(WSP)等进行了对比研究.结果表明:天然乳胶通过复合物改性成膜可导致诸多性能的改善,如抗菌性,膜表面更致密且平整,水溶性蛋白含量大幅下降.这些性能的改善使其作为医用薄膜材料具有更加广阔的应用前景.     

聚乳酸复合纳米纤维创面敷料的制备及性能

采用静电纺丝技术制备了聚乳酸(PLLA)纳米纤维毡、壳聚糖/PLLA纳米纤维毡和明胶/PLLA纳米纤维毡。利用扫描电镜(SEM)、图像分析软件等手段研究了纳米纤维微观形貌,并研究各种创面敷料的吸水性、保水性和水蒸汽通透性等性能。结果表明,壳聚糖/PLLA、明胶/PLLA复合纳米纤维毡的吸水性和保水性有显著提高,水蒸汽通透性略有下降,是理想的创面敷料材料。     

3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物/醋酸纤维素复合纳米纤维的制备与表征

采用静电纺丝法制备了3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物(P(3HB-co-4HB))/醋酸纤维素(CA)复合纳米纤维,并优化了复合纳米纤维的制备工艺,最终可制得直径为356nm,标准方差为0.28的复合纳米纤维。利用扫描电子显微镜、红外光谱、X射线衍射和差示扫描量热分析对复合纳米纤维进行了表征。结果表明,复合纳米纤维表面非常光滑,纤维间呈无序排列,有较高的孔隙;复合纳米纤维的结晶结构与P(3HB-co-4HB)的结晶结构基本相同,少量CA(10%)的加入能促进复合纳米纤维的快速结晶,起到成核剂的作用,从而使纳米纤维的结晶度得到提高,CA加入量过多时,结晶度下降;随着CA含量的增加,复合纳米纤维的玻璃化转变温度从46.6℃下降至21.3℃,而熔融温度变化不大,在130℃附近。     

3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物/醋酸纤维素复合纳米纤维的制备与表征EI北大核心CSCD

采用静电纺丝法制备了3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物(P(3HB-co-4HB))/醋酸纤维素(CA)复合纳米纤维,并优化了复合纳米纤维的制备工艺,最终可制得直径为356nm,标准方差为0.28的复合纳米纤维。利用扫描电子显微镜、红外光谱、X射线衍射和差示扫描量热分析对复合纳米纤维进行了表征。结果表明,复合纳米纤维表面非常光滑,纤维间呈无序排列,有较高的孔隙;复合纳米纤维的结晶结构与P(3HB-co-4HB)的结晶结构基本相同,少量CA(10%)的加入能促进复合纳米纤维的快速结晶,起到成核剂的作用,从而使纳米纤维的结晶度得到提高,CA加入量过多时,结晶度下降;随着CA含量的增加,复合纳米纤维的玻璃化转变温度从46.6℃下降至21.3℃,而熔融温度变化不大,在130℃附近。     

静电纺PET纳米纤维填料对酸性金黄G的过滤研究

利用静电纺丝技术制备了PET纳米纤维填料,絮凝-纳米纤维填料法处理染料废水中的酸性金黄G.研究了絮凝剂浓度、絮凝沉降时间、纳米纤维的结构等因素对酸性金黄G去除率的影响.采用扫描电镜(SEM)、紫外光谱仪(UV-vis)、红外光谱仪(FT-IR)进行检测及表征.实验结果表明,不加絮凝剂预处理,过滤75min后纳米纤维填料对酸性金黄G的去除率下降至47.5％.采用絮凝-纳米纤维填料法处理染料废水,去除率最大可达100％.而絮凝剂浓度为10mg/L时,过滤75min后去除率下降至87.5％；絮凝剂浓度700mg/L时,过滤75min后去除率仍可达到100％.     

咪唑-1-乙酸壳聚糖支架的制备及特性研究?

以壳聚糖、咪唑-1-乙酸为原材料,1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐为引发剂、N-羟基丁二酰亚胺为偶联剂,在2-(N-吗啡啉)乙磺酸(ME S )缓冲体系中将咪唑-1-乙酸接枝到壳聚糖中,冷冻干燥得到具有 pH 值响应性的咪唑-1-乙酸聚糖(IACS).用傅里叶变换红外光谱(FT-IR )、核磁共振(1 H-NMR)、元素分析(EA)、场发射扫描电镜(FESEM)等方法对产物进行表征.结果表明,咪唑-1-乙酸成功接枝到壳聚糖的氨基上;当壳聚糖分子量相同时,随着咪唑-1-乙酸/壳聚糖摩尔比的增加,取代度升高,取代度落在5．52％~7．76％,IACS 支架孔径尺寸分布在50~150μm 之间,呈现三维状结构.当咪唑-1-乙酸壳聚糖溶液 pH 值从4．0增加大6．5时,体系的 Zeta 电位从＋64．2 mV 降低到＋24．2 mV.综上所述,咪唑-1-乙酸壳聚糖支架有望为生物矿化和骨组织生长提供良好的模板.     

壳聚糖/纤维素生物质发泡复合材料多孔结构的表征

以壳聚糖微粒为增强体,离子液体为纤维素溶剂,采用冷冻干燥法成功制备了壳聚糖/纤维素生物质发泡复合材料。利用SEM、XRD和TGA表征多孔复合材料微观结构、结晶性能以及热稳定性,测试了其孔隙率和吸水性能。实验结果表明:壳聚糖/纤维素多孔复合材料具有三维相互贯通的微孔结构,壳聚糖粉体有助于孔洞结构的形成,TGA结果显示纤维素多孔材料的热稳定性能得以提高。XRD结果显示纤维素经离子液体溶解再生后晶型结构由纤维素I转化为纤维素II。纤维素含量较低(≤4wt%)时,随1wt%壳聚糖粉体的加入,孔隙率明显提高。壳聚糖/纤维素多孔复合材料的力学性能随纤维素含量的增加而不断提高,而吸水性能有所下降。壳聚糖与纤维素质量比为1∶3时,壳聚糖/纤维素多孔复合材料孔隙率为72.7%,吸水率和相对保湿率分别为28.0g/g和17.6g/g,断裂强度和断裂伸长率分别为0.32 MPa和25.4%,能够作为一种优良的吸附材料用于制备高性能的医用敷料。     

MWCNTs/天然纤维素壳聚糖导电复合材料的制备及其气敏性能

为了对空气中含毒性的有机气体进行检测,以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子（[BMIm]Cl）液体溶解棉纤维素和壳聚糖得到均相混合溶液,以十二烷基磺酸钠（SDS）改性的多壁碳纳米管（MWCNTs）为导电填料,通过溶液涂覆方法,制备了MWCNTs/天然纤维素-壳聚糖气敏导电复合材料。结果表明：当壳聚糖与棉纤维素的质量比为1：7,MWCNTs含量在逾渗值（2.8wt%）附近时,该复合材料对甲醇、乙醇、氯仿和丙酮等极性有机溶剂蒸气显示出较好的气敏性和重复使用稳定性,其气敏响应行为表现为典型的负蒸气系数（NVC）效应。     

Cellulose fiber/poly(ethylene-co-methacrylic acid) composites with ionic interphase

Cellulose fiber/thermoplastic composites with ionic interphase were prepared from modified cellulose fibers and poly(ethylene-co-methacrylic acid) (PE-co-MA). The cellulose fiber was treated by using coupling agent or sodium hydroxide followed by introduction of ionic quaternary ammonium groups on the fiber surface, which was then compounded with the polymer having anionic groups. The effect of the ionic interface on the composite physical and thermal dynamic properties was investigated. An obvious improvement in mechanical strength of the ionic-interface composites was observed due to acid–base interactions. The improved adhesion could be ascribed to the interaction between cationic grafted groups at the cellulose fiber surface and the anionic groups in the PE-co-MA.     

纤维素/壳聚糖复合材料的制备与应用研究进展

纤维素/壳聚糖复合材料利用纤维素提高了共混材料的力学性能,同时保持了壳聚糖优良的生物相容性和抗菌性,无毒无污染。但是二者分子内和分子间含有大量的氢键,使得在水和常规有机溶剂中很难溶解,限制了复合材料的加工和应用,离子液体的出现为二者的溶解和复合提供了新的思路。综述了纤维素/壳聚糖复合材料的制备方法、制备体系及在工业吸附、生物医疗、食品包装和纺织工业领域的应用,重点介绍了离子液体在此复合材料制备过程中的应用,以为纤维素/壳聚糖复合材料的制备工艺和应用发展提供参考。     

Effect of graphene oxide nanosheets on the physico-mechanical properties of chitosan/bacterial cellulose nanofibrous composites

In this work, novel chitosan/bacterial cellulose (CS/BC) nanofibrous composites reinforced with graphene oxide (GO) nanosheets are introduced. As cell attachment and permeability of nanofibrous membranes highly depend on their fiber diameter, the working window for successful electrospinning to attain sound nanofibrous composites with a minimum fiber diameter was determined by using the response surface methodology. It is shown that the addition of GO nanosheets to CS/BC significantly reduces the average size of the polymeric fibers. Their mechanical properties are also influenced and can be tailored by the concentration of GO. Fourier transform infrared spectroscopy reveals hydrogen bonding between the GO nanosheets and the polymer matrix. A decrease in the hydrophilicity of the electrospun nanofibers and their water vapor permeability with the addition of GO are also reported. The prepared nanofibrous composites are potentially suitable candidates for biomedical applications such as skin tissue engineering and wound dressing.     

Cellulose fibers as Reinforcement in Composites: Determination of the stiffness of cellulose fibers

A new method for the determination of the elastic modulus of cellulose fibers is presented. Cellulose fibers separated by different pulping processes were fractionated in order to get the same aspect ratio. Composites were prepared under well-controlled conditions, by impregnating unoriented, laboratory-made handsheets with liquid unsaturated polyester resin. The tensile properties of the composites were determined. The elastic moduli of the cellulose fibers were then calculated, using micromechanical relations for short-fiber composites, and compared with values obtained from measurements on the unbonded fiber systems. Good correlation between the fiber moduli obtained by these different methods was found.     

粘胶纤维与Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料的性能比较

以聚乳酸(PLA)为基体,分别采用粘胶纤维与Lyocell纤维这2种典型的再生纤维素纤维为增强纤维,通过熔融共混和注塑成型制备了再生纤维素纤维/PLA复合材料,并对这2种复合材料的性能进行了比较研究。结果表明,采用粘胶纤维或Lyocell纤维增强均可有效提高PLA复合材料的结晶度、力学性能和维卡软化温度。粘胶纤维的锯齿形截面有利于其与PLA基体的结合,因此粘胶纤维/PLA复合材料具有略高的冲击强度及拉伸强度。Lyocell纤维增强更有利于复合材料结晶度的提高,使得Lyocell/PLA复合材料具有更高的弹性模量和维卡软化温度。     

Fabrication of advanced “green” composites using potassium hydroxide (KOH) treated liquid crystalline (LC) cellulose fibers

Advanced green composites having excellent strength and stiffness were fabricated using liquid crystalline (LC) cellulose fibers and soy protein isolate (SPI) resin. Further, LC cellulose fibers were treated with potassium hydroxide (KOH) to improve their tensile strength and Young’s modulus by increase the crystallinity of cellulose. The improvements were significant when the treatment was carried out while keeping the fibers under tension. The Young’s modulus (stiffness) of the LC cellulose fibers increased by about 33 % from 47.8 to 63.7 GPa and the strength increased by about 18 % from 1483 MPa to 1749 MPa. X-ray diffraction (XRD) study of the LC cellulose fibers showed over 50 % increase in crystallinity after the KOH treatment. The mechanical properties of the LC cellulose fiber-reinforced composites were also high and improved further when the KOH treated fibers were used. With 65 % fiber volume it should be possible to obtain composites with strength above 1020 MPa and modulus of over 37 GPa, making them truly advanced green composites that could be used for structural applications.     

气隙长度与芯液浓度对纤维素中空纤维膜结构与性能的影响

以离子液体氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)为溶剂来纺制纤维素中空纤维膜,考察了气隙长度与芯液浓度对中空纤维膜结构与性能的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)对膜内、外表面形态及支撑层结构进行了观察,测试了中空纤维膜的水通量、截留率等渗透性能以及最大拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量等力学性能.结果表明:随着气隙长度与芯液浓度的增加,中空纤维膜外表面与支撑层孔洞结构变小,内表面结构变得更加规整,膜孔隙率与水通量下降,最大拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量等力学性能则逐渐变大;与芯液浓度相比,气隙长度对中空纤维膜性能的影响较为显著.     

纳米羟基磷灰石/壳聚糖/羧甲基纤维素三元复合骨修复材料的制备和性能研究

用溶液共混法在常温常压下制备了不同比例的纳米羟基磷灰石/壳聚糖/羧甲基纤维素三元复合骨修复材料.用燃烧实验、IR、XRD、SEM及TEM对复合材料的组成结构及形貌进行了分析和观察,并初步研究了其力学性能.结果表明该复合材料中纳米羟基磷灰石均匀分散在壳聚糖和羧甲基纤维素网络结构中,三组分间还产生了一定的相互作用,其形态、尺寸及结构与自然骨类似,且其抗压强度比纳米羟基磷灰石/壳聚糖二元复合材料更高;同时,通过调节各组分比例,可制得不同抗压强度的复合材料.因此,该三元复合材料可望作为一种新型可降解的非承重部位骨修复材料,在生物医学材料的研究中具有重要意义.