4烯醇_丝素共混纤维中银离子分布的研究

合成纤维SFC2010No.3含银聚乙烯醇/丝素共混纤维中银离子分布的研究李文莉，顾明波，张巍巍，王建军，秦传香，戴礼兴（苏州大学材料与化学化工学部，江苏苏州215123）摘要：分别以甲酸和水作溶剂制备丝素和聚乙烯醇溶液，将两溶液共混均匀后加入一定比例银盐，通过静电纺丝法制成含银共混纳米纤维，并对纤维进行155℃热处理。通过调节银盐的加入量和热处理的时间调控纳米银颗粒尺寸。分别采用扫描电镜和透射电镜来表征共混纤维形态及纤维中银颗粒尺寸。结果表明：银盐加入量的增加和热处理时间的增长可以有效地增大纳米银颗粒的尺寸，当热处理时间增加到10min，颗粒变得分布不均匀且尺寸很大。关键词：聚乙烯醇；丝素；静电纺丝；纳米银颗粒中图分类号：TQ342.41文献标识码：A文章编号：1001-7054（2010）03-0031-04聚乙烯醇（PVA）是一种多羟基的柔性长链高分子，具有良好的成纤性、成膜性、黏接性和生物降解性，日益成为一种理想的生物医用材料，被广泛用于药物缓释基质、接触镜材料、人工软骨材料、抗凝血材料和生物医用海绵等方面[1]。丝素蛋白（SF）是一种资源丰富的医用材料，富含18种人体所需的氨基酸，其优异的生物相容性有利于细胞在其表面的繁殖和分化。近10年来在用SF原料制备细胞培养支架材料以及人工皮肤等方面都取得了令人可喜的成果[2,3]。静电纺丝法是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的新型纺丝方法。用静电纺丝法制得的纤维非织造布，具有孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大等优点。这些优良特性，使得静电纺丝纤维在过滤、组织工程、超敏传感器等方面具有很大的潜在应用前景。本文将PVA与SF共混有助于改善PVA的生物相容性和SF的力学性能，有望用于更广泛的生物医用领域。添加银盐，制得的含银纳米颗粒的非织造布可用于伤口敷料。选用甲酸和水作溶剂分别溶解SF和PVA，再将两溶液共混可明显提高两溶液的相容性，并通过调节银盐的加入量和热处理的时间调控纤维中银纳米颗粒的尺寸。1实验部分1.1实验原料与设备聚乙烯醇：醇解度≥93%，国药集团化学试剂有限公司产；天然蚕丝：工厂下脚料；无水氯化钙、乙醇、无水碳酸钠：上海试剂总厂产；硝酸银：上海精细化工材料研究所产；甲酸：质量分数≥98%，国药集团化学试剂有限公司产。高压直流电源，天津市东文高压电源厂。静电纺丝装置如图1所示，主要包括高压电源、注射器（喷丝头）和接地的接收板三部分。图1静电纺丝装置示意图1.2含银PVA/SF共混纳米纤维的制备1.2.1SF溶液的制备将天然蚕丝浸于质量分数0.5%的Na2CO3水溶收稿日期：2009-11-09修回日期：2009-12-24作者简介：李文莉，女，硕士，研究方向为含银共混电纺纤维。研究论文FiberResearch研究论文FiberResearch研究论文FiberResearch31合成纤维SFC2010No.3液中煮沸1h后洗涤，并重复3次以去除丝胶；脱胶后的精炼丝溶于CaCl2/H2O/C2H5OH（三种物质的摩尔比1∶8∶2）三元溶剂中，60℃下搅拌使之充分溶解，后经透析、离心分离，将上层清液置于ABS塑料盘中，室温下干燥制得SF原料。将SF原料溶于甲酸制得质量分数13%的SF溶液。1.2.2含银共混纺丝液的制备将PVA溶于去离子水制得质量分数为7%的PVA水溶液。与上述SF溶液按所需配比在60℃水浴中混合后搅拌4h，再加入一定比例的AgNO3（论文中含银量为硝酸银中银的质量相对于总固含量的质量分数），20℃搅拌20h，制得含银离子的PVA/SF共混纺丝液。1.2.3电纺纤维的制备将上述纺丝液注入注射器中，调节接收距离为18cm，调节电压至20kV进行静电纺丝。得到的纳米纤维毡放置干燥24h。1.3热处理制得的共混纳米纤维毡，采用155℃热处理，稳定含银PVA/SF共混纳米纤维毡，使更多的Ag+还原成Ag纳米颗粒。1.4测试仪器日本日立公司S-570型扫描电子显微镜（SEM）和H-600型透射电子显微镜（TEM），U-3010型紫外可见光谱仪和荷兰帕纳科公司X'Pert-ProMPD型X-射线多晶衍射仪。2结果与讨论由于丝素在干湿态条件下均呈硬而脆的特性，而聚乙烯醇则具有良好的柔韧性，所以聚乙烯醇是被用于和丝素共混以改善其力学性能的首选高聚物之一。然而以水作溶剂时，PVA/SF共混体系存在明显的相分离[4]，所以选择恰当的溶剂改善两溶液的稳定性和互溶性对静电纺丝成纤十分重要。2.1热处理前后含银PVA/SF共混纳米纤维的形态表征用作伤口辅料的含银PVA/SF共混纳米纤维要求不溶于水，但PVA是水溶性高分子，这就要求我们要对制得的纤维进行后处理，用以改变PVA易溶于水的特性。Hong等人曾报道说对含银PVA纤维进行简单热处