靜電紡絲制備殼聚糖/聚乙烯醇超細纖維的研究
時間:2005-10-14
張園園, 黃小波，袁曉燕*
（天津大學材料科學與工程學院，天津300072，Email: [email protected]）
靜電紡絲是制備超細纖維的一種重要方法，得到的電紡纖維具有直徑小（幾納米至幾微米）、比表面積高等特點。靜電紡絲過程是將具有一定粘度的高分子溶液或熔體置于帶有金屬毛細管噴頭的裝置中，在高壓電場的作用下，處于噴口的液滴克服表面張力形成噴絲細流，在到達接收裝置之前，細流不斷分裂細化及溶劑揮發, 最后形成電紡纖維。若液體在連續的推動供給下，可得到一定厚度的超細纖維膜。
殼聚糖(chitosan)是甲殼素部分脫乙酰基的產物，是至今發現的唯一陽離子多糖，具有良好的生物活性、生物相容性及生物降解性。聚乙烯醇（PVA）是分子結構規整、分子鏈柔順的水溶性高分子，具有良好的化學穩定性、生物可降解性生物親和性。對殼聚糖溶液紡絲的研究很多, 但有關殼聚糖靜電紡絲的文章很少[1]。由于殼聚糖的乙酸溶液不能靜電紡絲，選用與殼聚糖共混的聚乙烯醇作為第二組分, 以期通過兩種分子間強烈的氫鍵及良好的相容性來改善殼聚糖可電紡性，得到電紡纖維[2]。
以2wt%乙酸為溶劑，配制殼聚糖（ n =2.0´105, 脫乙酰度=90%）和PVA（醇解度=98%，聚合度 = 1750）的混和紡絲溶液，考查了共混溶液濃度c (wt%)、殼聚糖/ PVA的質量配比r、過程參數（靜電壓V、接收距離d、流速f）對溶液的可紡性及纖維形貌的影響。在配比r =50/50下，溶液濃度在4wt%時只能得到大量的珠滴，當濃度增大到6 wt %時則產生細小的纖維，濃度為7 wt %時，產生的纖維很多且直徑范圍小于100 nm, 而纖維中珠滴尺寸也有所變小。濃度再增大，紡絲不能進行。溶液的粘度和電導率都隨著濃度的增加而增加，適合紡絲的溶液粘度小于100 cP (Table 1)。
殼聚糖/PVA的配比r為20/80，40/60，50/50，60/40和80/20時，隨著殼聚糖在共混溶液中比例增大，溶液粘度也增加，當r=40/60時，紡絲速度和纖維形貌達到最佳。當r增至80/20時, 紡絲難度增大，不再有纖維產生, 結果如圖1所示。
靜電壓V、接收距離d和流速f在實驗中的操作范圍是10~20 kV、5~15 cm、 0.1~0.4ml/h，過程參數的變化只能優化紡絲效果，而不能將原不可電紡的溶液電紡出纖維。
致謝: 本工作得到國家自然科學基金資助(50273027)，
聯系人：袁曉燕
參考文獻:
[1] Duan B, Dong CH, Yuan XY, Yao KD, Electrospinning of Chitosan Solutions in Acetic Acid with Poly(Ethylene Oxide)，J Biomat Sci-Polym Ed, in press.
[2] Zheng H, Du YM, Yu JH, Huang RH, Zhang L, Preparation and charaterization of chitosan/poly(vinyl alcohol) blend fibers, J Appl Polym Sci, 2001, 80 (13): 2558-2565.
論文來源:2004年全國高分子材料科學與工程研討會論文集
