聚丙烯腈納米纖維的功能化研究.pdf

1、靜電紡絲技術是制備聚合物納米纖維的一種有效的方法。由電紡纖維堆砌而成的納米纖維膜具有巨大的比表面積，賦予其廣泛的應用前景。本文通過靜電紡絲法制備了聚丙烯腈納米纖維膜，并探索聚丙烯腈納米纖維膜在過濾、抗菌領域的應用。
　　第二章將聚丙烯腈納米纖維膜作為一種模型，探討了結構的因素對納米纖維膜過濾性能的影響。首先通過靜電紡絲法制備了一系列單分布納米纖維膜，并評價了它們的過濾性能。研究結果表明：當納米纖維膜的平均直徑的從358 nm上升到

2、425 nm時，納米纖維膜的品質因數下降較快；而當納米纖維膜的平均直徑從425 nm上升到1250 nm時，納米纖維膜的品質因數下降較慢。研究同時還發(fā)現納米纖維膜的品質因數隨堆積密度的上升而下降。而后，通過引入兩個注射裝置制備了雙分布的納米纖維膜，并對制得的雙分布納米纖維膜進行了測試分析。同擁有相同重均纖維直徑和相似堆積密度的單分布納米纖維膜相比，雙分布納米纖維膜的品質因數更高。因而，雙分布是一種提高過濾性能的方法。
　　第三章通

3、過在聚丙烯腈納米纖維表面分別接枝具有抗黏附功效的氨基化聚乙二醇單甲醚(MPEG-NH2)以及具有抗菌功效的聚六亞甲基鹽酸胍(PHGH)兩種方式建立抗污的表面。全反射紅外(ATR/FTIR)和表面元素分析(EDS)證明了接枝成功，掃描電鏡(SEM)表征了改性前后納米纖維膜的形貌變化?？咕涂刮蹨y試結果表明：在聚丙烯腈納米纖維膜表面接枝抗黏附成分時，盡管表面黏附的細菌有一定程度的減少，但納米纖維膜中的活細菌依然維持在較高水平；而接枝抗菌成分

4、時，盡管納米纖維膜中的活細菌數目驟減，但是大量的死細菌堆積在纖維表面需要清除。
　　通過在基底和抗菌劑之間引入親水柔性間隔臂，以賦予納米纖維膜清除抗蛋白黏附的功能。首先將聚丙烯腈納米纖維表面的腈基還原成氨基，然后接枝親水柔性間隔臂甘油二縮水甘油基醚(GDGE)和聚乙二醇二縮水甘油醚(PEGDGE)，最后接枝PHGH。ATR/FTIR和EDS的結果表明接枝成功，并通過SEM表征了改性前后納米纖維膜的形貌變化。抗菌測試結果表明：接枝了

5、PHGH的納米纖維膜有很好的殺菌效果。經過了三次抗菌測試后，胍基化納米纖維膜的抗菌效果并沒有下降。同時，由于親水的間隔臂的存在，改性后的納米纖維膜同時還擁有易清潔的性能。水通量的測試結果也表明：這種改性后的納米纖維膜在液體過濾中有著巨大的潛力。
　　盡管通過引入親水柔性間隔臂的方法得到了同時具備抗菌和易清潔功能的納米纖維膜。但是，接枝間隔臂后僅僅殘留了有限的活性基團和抗菌劑PHGH反應，導致抗菌劑的接枝量有限。第五章將具有抗菌性能

6、的PHGH作為聚陽離子，具有抗黏附作用的肝素(HP)作為聚陰離子，通過層層自組裝構建抗菌以及易清潔協(xié)同作用的抗污表面。ATR-FTIR和EDS的數據表明PHGH和HP交替組裝到納米纖維表面。SEM的結果表明，每層正負離子的組裝厚度為16-18 nm，組裝的多層膜呈現線性增長的方式?？咕鷮嶒灡砻?，組裝后的納米纖維膜具有優(yōu)良的殺菌功效?？刮蹖嶒灲Y果表明：在高細菌濃度下，組裝十層的納米纖維膜中活細菌數目僅為未改性前的0.4％。同時，基于抗黏附