静电纺制备普鲁兰多糖纳米纤维及交联机理研究

• 作 者: 孙晓斌
• 机 构: 天津工业大学
• 出 处: 天津工业大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 静电纺丝 普鲁兰多糖纳米级纤维 戊二醛 乙二醇二缩水甘油醚 原位交联

静电纺丝技术是一种能够直接、连续制备具有高比表面积、高孔隙率纳米级纤维的方法，其制造设备简单、成本低廉、工艺可控，在生物医用材料、过滤、催化等领域有着广泛的应用前景。普鲁兰多糖是由出芽短梗霉发酵产生的一种线性多糖，具有良好的生物相容性、可降解性和较低的毒性，采用静电纺技术有望开发出载药材料、医用敷料等医用普鲁兰多糖纳米级纤维，但该纳米纤维存在遇水瞬间溶化的不足，极大限制了它的应用。因此，开展静电纺普鲁兰多糖纳米纤维交联技术及机理研究十分重要。　　文中首先以水为溶剂，配制浓度范围为14％～24％的纺丝液，利用静电纺丝技术成功制备了Pullulan纳米纤维膜。通过SEM对纤维形貌进行了表征，研究了静电纺工艺对纤维形貌的影响。获得了较佳的静电纺工艺:纺丝液浓度为20％，纺丝电压31kV，接收距离20cm，挤出速率0.5ml/h。　　其次，分别以戊二醛(GA)和乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)为交联剂，配制不同交联体系交联液来交联Pullulan纳米纤维膜。研究了不同工艺条件对Pullulan纳米纤维膜的交联效果，利用SEM、FTIR、DSC、XPS等测试手段表征了交联纳米纤维膜的结构和热性能，并分析了交联后纤维膜的溶胀及力学性能，研究表明:GA交联体系中，处理后的纤维膜能在水中稳定存在且最大溶胀率在680％左右，交联后的纤维膜断裂强度提升了44.8％;EGDE交联体系中，交联处理后的纤维膜能在水中稳定存在且最大溶胀率在520％左右，交联后的纤维膜断裂强度提升了192.7％。同时，两种交联体系交联的纤维膜的热学性能均得到提升。　　最后，以GA为交联剂，采用原位交联一步法成功制备了直径范围为180～300nm且具有交联结构的Pullulan纳米纤维膜。探讨了静电纺Pullulan纳米纤维膜原位交联工艺，利用SEM、FTIR、DSC、XPS等测试手段研究了交联纳米纤维膜的结构、热性能和溶胀性能。研究可知，较佳原位交联工艺为:纺丝液浓度为22％，交联剂与溶质比为50μL/g，接收距离为18cm，挤出速率为0.7ml/h，纺丝电压为25kV，该条件下纤维膜吸水率达到最大，在650％左右，质量损失率仅为4.1％，并且得到的纤维膜热学性能得到提升。