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《靜電紡絲理念制作pcl-pla納米纖維及在生物材料之研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、靜電紡絲理念制作PCL/PLA納米纖維及在生物材料之研究第一章緒論1.1引言隨著人類物質(zhì)文明的不斷提升，縱觀人類對(duì)材料的發(fā)展史來看任何一種材料的發(fā)明和繁榮都有著強(qiáng)大的社會(huì)需求，有用的、能解決關(guān)鍵問題的材料必將受到人們的推崇和重視，靜電紡絲也將同樣面臨著這樣的歷史際遇。靜電紡絲萌芽于20世紀(jì)初期，期間經(jīng)歷了將近一個(gè)世紀(jì)的沉寂，后來是因?yàn)榧{米材料科技的熱潮而得到新生的，因此靜電紡絲具有其自身的魅力而煥然新生。20世紀(jì)末以來，納米技術(shù)的概念逐漸被人們發(fā)覺和利用，目前，納米技術(shù)乃至納米材料的開發(fā)和研究等，無不影響著人們的生活，給人們的生活帶來了日新
2、月異的變化，靜電紡絲技術(shù)制備出的納米纖維是具有一維納米結(jié)構(gòu)的材料，種類也非常多，包括納米纖維、納米管、納米棒、納米螺旋以及多層納米纖維結(jié)構(gòu)材料等，并已廣泛的應(yīng)用于納米電子器件、光學(xué)器件、傳感器以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。其中，納米纖維是最直接和最重要的產(chǎn)品，因此，高壓靜電紡絲納米纖維技術(shù)在納米科技的領(lǐng)域屮占有舉足輕重的地位。靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維材料以及由納米纖維組裝成的無紡布或是有序纖維組裝體等都具有較大的比表面積和孔隙率，使其在很多的應(yīng)用領(lǐng)域都能夠表現(xiàn)出良好的性能。另一方面，靜電紡絲設(shè)備簡單、容易根據(jù)特定需求設(shè)計(jì)搭建，產(chǎn)量相對(duì)于其他設(shè)備納米
3、材料的方法要大很多，而且成熟的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)能夠滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求，早在1934年，發(fā)明了利用高壓電場的作用來制備納米纖維材料的設(shè)備，目前國際上已有多家公司能夠進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)，甚至已經(jīng)有市場化的靜電紡絲商品。隨著研究的不斷深入，靜電紡絲材料的制備已經(jīng)不僅局限于高分子材料，現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展到無機(jī)物、陶瓷、半導(dǎo)體材料以及小分子的有機(jī)物等。1.2高壓靜電紡絲的概述1.2.1靜電紡絲技術(shù)靜電場力也就是接收板的接地方向。而溶液的表面張力與溶液表面分子受到電場力的方向相反。當(dāng)外加電伍較低時(shí)，電場力不足以使溶液中帶電荷的部分從噴絲口噴出。此時(shí)，懸掛在噴
4、絲口原來為球形的液滴備拉伸變成而變成泰勒錐。當(dāng)加大電壓時(shí)，且超過一定的臨界值時(shí)，流體表面的電荷斥力大于表面張力時(shí)，帶電錐體形成一股帶電的噴射流，沿著電場的方向加速運(yùn)動(dòng)。然后噴射細(xì)流進(jìn)入擺動(dòng)非穩(wěn)定階段，聚合物液滴在經(jīng)過上一階段穩(wěn)定的直線運(yùn)動(dòng)之后，纖維開始不規(guī)則的擺動(dòng)，在接收板上隨即粘附。Rutledge[%f究表明：靜電紡絲纖維從泰勒錐被電場力牽引出來到達(dá)接收裝置的整個(gè)過程中，始終只存在著單根纖維，即單纖維擺動(dòng)理論。Baumgarteni9]通過高速攝影機(jī)技術(shù)對(duì)噴射細(xì)流的非穩(wěn)定階段進(jìn)行觀察，拍攝到靜電紡絲過程中的圓錐形套現(xiàn)象。第二章PCL/P
5、LA靜電紡絲工藝參數(shù)的研究2.1引言靜電紡絲技術(shù)是目前能夠制備納米纖維最可行的方法之一，與傳統(tǒng)的物理拉伸法、模板合成法、相分離法、自組裝法等方法相比，靜屯紡絲是目前唯一能夠最快制備連續(xù)納米纖維的方法，且纖維的直徑主要集中在幾十個(gè)納米到幾微米。通過靜電紡絲制備的無紡布納米纖維膜具有較大的比表面積和較高的孔隙率等特點(diǎn)，因此在過濾材料、組織工程材料、光電子學(xué)、傳感器等復(fù)合材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著人們對(duì)納米材料的開發(fā)和利用，利用靜電紡絲技術(shù)制備生物醫(yī)用材料受到了人們的廣泛關(guān)注。目前，研究者已研究了一系列靜電紡絲的相關(guān)工藝參數(shù)體系，制備的
6、納米纖維通過掃描屯子顯微鏡觀察靜電紡絲納米纖維的結(jié)構(gòu)形態(tài)、測試無紡布的力學(xué)性能和溶液本身的相關(guān)參數(shù)等，從結(jié)來的表征中可以知道，靜電紡絲的成纖形態(tài)主要是受溶液本身的性質(zhì)、紡絲裝貿(mào)的參數(shù)以及紡絲環(huán)境等的影響。紡絲液的性質(zhì)主要是包括溶質(zhì)的分子量、溶液的粘度和濃度以及溶液的電導(dǎo)率、表面張力等；紡絲纖維的裝置參數(shù)主要包括靜電紡絲的屯壓、紡絲液的流速、注射針頭的直徑以及注射針頭與收集板之間的距離等；紡絲環(huán)境主要是指環(huán)境溫度和濕度、氣流速度和溶液本身的溫度等。而影響靜電紡絲的成纖形態(tài)最重要的是紡絲電壓、溶液的濃度以及接收距離，另外本論文也討論了不同組分的
7、配比對(duì)成纖性情況進(jìn)行了分析，因此本章主要是從這四個(gè)方面對(duì)PCL/PLA納米纖維的成纖情況進(jìn)行研究。2.2實(shí)驗(yàn)部分2.2.1實(shí)驗(yàn)材料和儀器聚己內(nèi)酷（PCL):分子量8刀，PerstorpUKLimited；聚乳酸（PLA):分子量15萬，寧波昊業(yè)高分子材料有限公司；N,N-二甲基甲酰胺（DMF):分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠；二氯甲焼：分析純，成都市科龍化工試劑廠；高壓電源：天津東文高伍屯源廠；HJ-5多功能攪拌器：江蘇金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠；配置出一定配比的二氯甲焼和N,N-二甲基甲酰胺（DMF)的混合溶劑，然后稱取一定量的PCL與PLA加入
8、溶劑中，在多功能撹拌器中攪拌溶解至溶液呈透明狀后，靜置脫泡，制備出不同配比和不同濃度的PCL/PLA混合溶液。利用注射器吸取一定量的溶液進(jìn)行靜電紡絲，注射針頭與電源的正極相連，接
