中空海藻酸鈣水凝膠纖維的制備與浸潤性表征.pdf

1、中空水凝膠纖維是一類橫截面沿軸向具有空腔的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的持水纖維，具有高比表面積、多孔性、生物低毒等特點。海藻酸鈣中空水凝膠纖維既保持了中空纖維的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，也具有海藻酸鈣水凝膠這一生物材料的親水性、生物相容性的特點。因此，可廣泛用于污水處理、離子吸附、藥物釋放、組織工程等領(lǐng)域。常用中空水凝膠纖維制備方法為基于結(jié)構(gòu)調(diào)控的物理模板法，如中空套管紡絲方法、離心澆鑄方法等。較少有研究利用成膠過程中聚合物分子與外部交聯(lián)離子雙向擴散的速度差異來調(diào)控

2、制備中空水凝膠纖維。本課題利用水動力紡絲方法，以海藻酸鈉為紡絲原液，二價鈣離子為交聯(lián)離子來制備水下超疏油中空海藻酸鈣水凝膠纖維。
　　本文以鈣離子為交聯(lián)劑，利用離子擴散的速度差誘導(dǎo)形成不均勻水凝膠結(jié)構(gòu)，調(diào)控得到從實心到中空結(jié)構(gòu)的海藻酸鈣水凝膠纖維。分析研究了針尖直徑、紡絲原液、交聯(lián)離子濃度參數(shù)對水凝膠纖維結(jié)構(gòu)的影響。利用掃描電鏡(SEM)、熒光顯微鏡對制備得到的水凝膠纖維的中空結(jié)構(gòu)進行了驗證。利用接觸角表征水凝膠纖維的潤濕能力或者

3、潤濕程度。對制備得到的水凝膠纖維冷凍干燥后進行油水分離效率測試。
　　實驗結(jié)果表明，本文制備的中空海藻酸鈣水凝膠纖維纖細均勻，具有水下超疏油性質(zhì);經(jīng)冷凍干燥處理后，在油水混合物中能夠選擇性吸收水分，具有良好的油水分離效率。本文對中空海藻酸鈣水凝膠纖維的成形制備方案進行了設(shè)計，并且全面研究了水凝膠纖維中空結(jié)構(gòu)的形成與工藝參數(shù)之間的關(guān)系。最終確定，纖維直徑取決于針尖直徑的影響，而中空結(jié)構(gòu)受離子濃度等條件的多重影響。由于鈣離子與射流中海

4、藻酸鈉分子相互擴散時存在的擴散差異，水凝膠纖維形成了不同的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在合適的比例參數(shù)下，會形成半中空過渡結(jié)構(gòu)及中空結(jié)構(gòu)。水下油接觸角的數(shù)據(jù)表明海藻酸鈣纖維對五種測試用油的水下油接觸角均在150°左右，表現(xiàn)出水下超疏油的性質(zhì)。經(jīng)冷凍干燥法除去水凝膠纖維中所含水分后，海藻酸鈣干水凝膠纖維在油水混合物中可以選擇性吸收水分，具有優(yōu)異油水分離能力。在油水混合比例為20％時，半中空及中空水凝膠纖維絲仍具有80％以上的油水分離效率，分離效果明顯優(yōu)