靜電紡絲法制備聚乳酸多孔纖維膜影響因素的研究文獻綜述

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1、文獻綜述靜電紡絲法制備聚乳酸多孔纖維膜影響因素的研究一、前言部分文章綜述了聚乳酸和聚吡咯的性質(zhì)及其研究發(fā)展的現(xiàn)狀。通過對左旋聚乳酸進行靜電紡絲，在制備出的納米纖維氈上，包覆生物相容性良好的聚吡咯，從而得到可在體內(nèi)安全降解的導(dǎo)電聚合物，嘗試開拓一條導(dǎo)電聚合物在生物組織工程上的新道路。1.1聚乳酸日益增長的環(huán)保意識和能源緊缺引起了人們對生物可降解材料研究、開發(fā)及應(yīng)用的重視。聚乳酸(PLA)是一種可生物降解的合成高聚物,以玉米為原料,通過化學(xué)纖維紡絲加工可以得到PLA纖維。PLA因其生態(tài)環(huán)保性,這種新型纖維材料已經(jīng)得到了紡織界的高度關(guān)注。PLA由于具有良好的生物相容性、溶

2、解性能和降解物無毒等特征[1]。因此，在醫(yī)療、制藥方面已得到廣泛應(yīng)用，被制成可吸收醫(yī)用縫合線，外科植入材料、藥物控制釋放的載體、人工血管、止血劑等材料。聚乳酸可由單體乳酸環(huán)化二聚成丙交酯，再由丙交酯開環(huán)聚合而成。也可由乳酸直接聚合得到。至今，聚乳酸已經(jīng)能夠同普通高分子一樣進行各種成型加工，其制備的各種薄膜、片材、纖維經(jīng)過熱成型、紡絲等二次加工后在紡織、包裝、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、日常生活用品等領(lǐng)域取得了日益廣泛的應(yīng)用，被稱為最有前景的“綠色塑料”。為了改善聚乳酸的性能，拓寬聚乳酸的應(yīng)用，目前除了篩選合適的制備方法外，還通過復(fù)合材料性能互補的原理，將聚乳酸與另一種高聚物共混

3、復(fù)合，以改善聚乳酸的性能。1.2聚吡咯聚吡咯是芳雜環(huán)導(dǎo)電聚合物，可通過吡咯單體氧化聚合得到。氧化劑通常為三氯化鐵、過硫酸銨等。聚吡咯(PPy)是典型的導(dǎo)電高分子，具有導(dǎo)電率高、易于制備及摻雜、較高的穩(wěn)定性、電化學(xué)可逆性強等特點。它作為一種新型生物材料，得到了越來越廣泛的重視和研究。具有生物相容性的導(dǎo)電聚吡咯在生物傳感器、神經(jīng)修復(fù)等方面已有廣泛的應(yīng)用,而導(dǎo)電聚吡咯的另一重要用途是作為導(dǎo)電基質(zhì)對細胞施加電刺激。目前,模擬的生理電刺激已經(jīng)證實對細胞行為有重要的意義,如神經(jīng)細胞的定位和遷移,纖維原細胞的粘附和增殖等[2]。1.3靜電紡絲6靜電紡絲是一種利用靜電力作為牽引力使

4、高聚物溶液或熔融體產(chǎn)生噴射形成纖維的技術(shù)。纖維直徑一般在幾十納米至幾微米之間。由于其設(shè)備簡單,易于操作,形成的纖維氈孔隙率高,比表面積大,纖維長徑比大,均一性好,目前已成為制備超微細納米纖維的熱點,在功能材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[3-4]。用靜電紡制成的纖維影響因素有很多，包括溶液性質(zhì)，變量，周圍環(huán)境參數(shù)等。如聚合物溶液質(zhì)量分數(shù)、紡絲電壓、接收距離、噴頭孔徑和環(huán)境溫度等，已有研究人員探討了這些參數(shù)對成絲形態(tài)的影響。一、主題部分2.1制備聚乳酸的研究現(xiàn)狀聚乳酸(PLA)的種類因立體結(jié)構(gòu)不同而有聚右旋乳酸(PDLA)、聚左旋聚乳酸(PLLA)和聚外消旋乳酸(PDLLA

5、)等。PDLA和PLLA有較好的結(jié)晶能力，而PDLLA是非結(jié)晶高分子，降解快、強度和耐久性差，通常用作藥物緩釋載體，所以用于制備纖維的聚乳酸一般是PLLA；而DLLA常作為添加劑加入到PLLA中，起到改善復(fù)合材料性能的作用，PLLA制備的纖維力學(xué)強度高，是因為在成型過程中大分子鏈發(fā)生強烈取向所至[5]。目前，采用溶液紡絲或熔融紡絲來制備聚乳酸比較普遍。溶液紡絲原液的制備一般采用二氯甲烷、二氯甲烷或甲苯作溶劑，根據(jù)其成絲的氛圍是氣體或液體的不同，分為溶液干法和濕法兩種。溶液紡絲纖維的機械性能優(yōu)于熔融紡纖維，另一方面，同熔融紡相比，溶液紡絲通常在較低的溫度下進行，熱降解

6、較少。溶液紡絲所得纖維強度較高，但紡絲速率非常低，紡絲環(huán)境惡劣，溶劑回收困難；同時所采用的溶劑有毒，需特殊處理才能適合于醫(yī)療衛(wèi)生的要求，這在聚乳酸合成的成本較高的情況外，使其最終產(chǎn)品成本更高，從而限制了其應(yīng)用。到目前為止采用溶液紡絲制備聚乳酸纖維還停留在實驗室階段，尚未見商業(yè)化生產(chǎn)報道。熔融紡絲是一種發(fā)生在聚合物熔點溫度以上，不采用任何介質(zhì)的本體聚合反應(yīng)。該方法不需要分離介質(zhì)，可以得到較純凈的產(chǎn)物，但隨著反應(yīng)的進行，體系的黏度越來越大，小分子難以排出，平衡難以向聚合方向進行，導(dǎo)致了最終產(chǎn)物的分子量不高。文獻[6]利用微波輻射熔融縮聚合成聚乳酸，其分子量達到5萬的聚乳

7、酸。該方法操作簡單，且無廢液產(chǎn)生，有望成為環(huán)境友好材料聚乳酸規(guī)?；a(chǎn)的清潔工藝。隨著納米科技的興起，靜電紡絲結(jié)合了傳統(tǒng)紡絲法和靜電力，成為現(xiàn)在生產(chǎn)聚合物納米纖維的主要方法之一。靜電紡絲技術(shù)的發(fā)展進一步促進了PLA6在生物材料領(lǐng)域的應(yīng)用。國內(nèi)外研究人員已經(jīng)在靜電紡絲工藝參數(shù)對纖維直徑、形態(tài)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu)的影響方面進行了研究[7-8];文獻[9-10]系統(tǒng)地研究了靜電紡PLA纖維的酶降解性以及結(jié)晶度對纖維的酶降解性的影響等。文獻[11]探索了金屬接收屏、水浴、鹽水以及甲醇等不同的接收方式對PLA纖維結(jié)晶度的影響。這些研究結(jié)果為靜電紡PLA纖維的研究和開發(fā)