靜電紡PCL纖維的結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能表征.pdf

1、靜電紡絲技術(shù)由于其能制備亞微米級甚至納米級纖維，在組織工程領(lǐng)域被廣泛使用，并且成為生產(chǎn)組織修復(fù)生物材料的主要方法。在本研究課題中，使用生物可降解聚己酸內(nèi)酯(polycaprolactone-PCL)以及其與天然膠質(zhì)的混合物作為靜電紡絲的原液。在靜電紡絲過程中，對高聚物分子量，原液濃度，原液導(dǎo)電性以及有機(jī)溶劑等原液工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，分析對比不同參數(shù)下得到的纖維形態(tài)和尺寸。分子量的選擇在紡絲液的制備中具有舉足輕重的地位，從電鏡照片上看，10

2、000g/mol的PCL無法獲得纖維，43000g/mol和80000g/mol的PCL能在一定濃度范圍內(nèi)得到較均勻的纖維。選取80000g/mol的PCL顆粒，并且增加紡絲液濃度時，纖維由非均勻態(tài)逐漸變得均勻，直徑也有細(xì)微的增加，但過高的濃度會使得噴絲不穩(wěn)定。原液導(dǎo)電性與溶解高聚物顆粒的有機(jī)溶劑的選擇有關(guān)，醋酸/吡叮溶劑能電離出大量離子，因此提高了紡絲液的導(dǎo)電性，從而可制備出亞微米甚至納米尺度的纖維，而以DMF為溶劑的紡絲液只能獲得微

3、米級的纖維。
　　 在工藝設(shè)備方面，利用自制的轉(zhuǎn)鼓設(shè)備收集各向異性的取向纖維膜，使得原來雜亂排列的纖維排列于同一方向。收集過程中，高速懸轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓進(jìn)一步拉伸纖維，從而提高取向度。取向排列的纖維膜在浸潤性能方面已經(jīng)有所改善。通過DSC分析儀計(jì)算得到纖維的結(jié)晶度，發(fā)現(xiàn)亞微米和納米級纖維的結(jié)晶度高于微米尺度的纖維。紅外二色法在測試?yán)w維取向度時得到應(yīng)用。在拉伸性能測試中，兩種尺度的纖維有著不同的斷裂行為。根據(jù)拉伸曲線，微米級纖維膜有較大的

4、斷裂伸長率，而納米級纖維的彈性變形較小，模量大。
　　 原子力顯微鏡在本研究中用于研究單纖維的彎曲特性。制樣時，直接將纖維紡在硅質(zhì)微米級柵欄上，纖維自由搭在柵欄的兩端。使用三點(diǎn)彎曲法，根據(jù)應(yīng)力-位移曲線計(jì)算單纖維的彎曲模量，分析彎曲模量與纖維直徑，纖維微結(jié)構(gòu)的關(guān)系。彎曲模量與纖維直徑成反比。
　　 PCL與天然膠質(zhì)的混合物也通過靜電紡絲法制備纖維。三種方法驗(yàn)證了這兩種物質(zhì)能夠共混。通過紅外光譜圖，發(fā)現(xiàn)在混合物中，天然膠質(zhì)