电纺PET纳米纤维膜的制备及其防水透湿性能评价

以PET切片为原料,溶于适当溶剂制备静电纺纳米纤维膜,采用FE-SEM对其纤维形貌进行表征,并测试其纤维膜的防水透湿性能和力学性能.结果表明:当纺丝液中PET质量分数高于15%时可获得直径分布均匀且无珠丝的纳米纤维膜;静电纺PET纳米纤维膜具有优异的拒水性能、良好的透湿性能,且具有一定的耐静水压性能;通过调整静电纺PET纳米纤维膜的厚度可以改善其强力,进而提升耐静水压值而不影响其透湿效果.

同轴静电纺抗菌PLA纳米纤维膜的制备及其性能

为了获得释药速率稳定的载药纳米纤维膜,以聚乳酸(PLA)为原料,采用同轴静电纺工艺制备具有皮芯结构的纳米纤维膜。分析了皮层与芯层不同推注速度比下制备的静电纺纳米纤维膜的化学结构、亲水性能、抗菌性能、药物缓释性能。结果表明:复合抗菌剂Ag@TP粒子分布均匀且较为纯净,并能够成功复合到静电纺纳米纤维膜上。当皮层与芯层推注速度比为3∶1时,制得的纳米纤维具有较为均匀的直径分布,并且纤维因其粗糙的表面而具有更大的比表面积,使得相同条件下的纤维膜能够吸附更多细菌,同时疏水性较强且断裂伸长率达到最大。认为:与共混结构的纳米纤维膜相比,具有皮芯结构的同轴静电纺纳米纤维膜可以有效缓解突释问题,能够更好地实现抗菌剂的长效稳定释放。

树枝状聚合物对聚乳酸熔体微分电纺纤维膜的增韧改性研究

采用树枝状聚合物CYD-T151为增塑剂,通过熔融共混方式对聚乳酸(PLA)进行改性,探究了CYD-T151含量、纺丝温度和纺丝电压对熔体微分电纺PLA及PLA/CYD-T151纤维平均直径、直径分布和纤维膜拉伸力学性能的影响。结果表明,树枝状聚合物CYD-T151的加入可有效提高PLA的熔体流动性,降低纤维细度,当CYD-T151含量(质量分数,下同)为1.25%、纺丝温度为240℃、纺丝电压为55 kV时,熔体电纺纤维的纤维平均直径为1.360μm,较纯PLA减小了49.72%;树枝状聚合物CYD-T151作为增塑剂,可有效提高PLA熔体电纺纤维膜的韧性,当CYD-T151含量为1.25%,纺丝温度为240℃,纺丝电压为55 kV时,PLA/CYD-T151纤维膜的抗拉强度和断裂伸长率分别为11.50 MPa和92.33%,较纯PLA提高了4.07%和13.99%。

软组织和硬组织再生过程中的电纺纳米纤维支架

背景:目前,静电纺丝纳米纤维是天然细胞外基质的仿生材料,其包含互连孔隙的三维网络,已成功用作各种组织再生的支架,但目前仍面临着如何将生物材料扩展成三维结构以再现组织微环境的生理、化学以及机械性能的挑战。目的:总结归纳静电纺丝的工艺、原理,探讨由此生产的静电纺丝纳米纤维在皮肤、血管、神经、骨骼、软骨和肌腱/韧带等组织再生中的应用。方法:以“静电纺丝、电纺纳米纤维、电纺纳米纤维支架、组织再生”为中文检索词,“Electrospinning,electrospun nanofibers,electrospun nanofiber scaffolds,tissue regeneration”为英文检索词,检索Google学术、PubMed和中国知网数据库,最终纳入88篇文献进行综述分析。结果与结论:①静电纺丝纳米纤维是天然纤维状细胞外基质的仿生材料,并包含互连孔隙的三维网络,在各种组织再生的支架领域中应用较多。②多篇文献阐述了电纺纳米支架应用于皮肤、血管、神经、骨骼、软骨和肌腱/韧带组织再生的巨大潜力,为其最终应用于临床疾病治疗,或转化为实际产品进入市场提供了坚实的理论基础。③但目前的研究成果多是基于体外的细胞实验研究成果,能否最终应用于人体尚需临床验证。④目前国内外已有多种用于各种临床需求的电纺产品商业化,表明用于软组织和硬组织再生的电纺纳米纤维支架研究领域具有重大的研究价值和应用潜力。

导电纳米纤维膜用作静电纺接收基材的研究

为了开发一种导电性好、易于剥离、接收的纳米纤维分布均匀且产量大的静电纺接收基材,采用硅烷偶联剂KH570对导电TiO_(2)纳米颗粒进行改性,将改性TiO_(2)纳米颗粒掺杂到聚丙烯腈(PAN)纺丝液中,通过静电纺丝技术制得mTiO_(2)@PAN纳米纤维膜,再在纳米纤维膜上聚合聚苯胺(PANI),最后将其与聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)电纺膜层压复合。重点对KH570添加量、mTiO_(2)纳米颗粒添加量和聚合时间进行了研究,并将所制纳米纤维膜与铝箔纸、单硅黄色离型纸以及单硅白色离型纸的接收性能进行对比。结果表明:KH570质量分数为6%时mTiO_(2)纳米颗粒的粒径可减小到76.57 nm;mTiO_(2)质量分数10%、聚合时间2 h、热压时间2 min时,mTiO_(2)@PAN/PANI纳米纤维膜的强度达到1.65 MPa,电导率为0.10 S/cm;作为接收基材时,接收的纳米纤维每分钟产量达到0.032 g聚偏二氟乙烯(PVDF)和0.034 g聚丙烯腈(PAN),横向厚度不匀率为14%和19%,纵向厚度不匀率为9%和14%。认为所制备的基材具有导电性好、易于剥离、接收的纳米纤维分布均匀且产量大的特点。

电纺碳纳米纤维/石墨烯气凝胶薄膜的可控制备与电磁屏蔽性能研究

随着信息技术的迅猛发展,高功率电子设备包括卫星通信、宽带雷达、无线网络和便携式数字硬件等在医疗卫生、电子安全和国防安全领域广泛应用,电磁干扰、辐射污染以及信息泄露等问题则随之产生。目前,如何制备具有优异力学性能、电导率和电磁屏蔽性能的石墨烯基薄膜材料仍然是一个巨大的挑战。因此,本工作以氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)水溶液和电纺碱处理聚丙烯腈(Alkali-treated polyacrylonitrile, aPAN)纳米纤维为原料,通过水热还原和冷冻干燥得到气凝胶,进一步通过预氧化和高温退火处理获得碳纳米纤维增强的石墨烯气凝胶(GCA),并通过液压机压制得到石墨烯基气凝胶薄膜,系统研究了薄膜的电导率、电磁屏蔽和光热转化性能。结果表明,在加入碳纳米纤维后,GCA膜的电导率可以提升至20.5 S/cm。对于电磁屏蔽性能,可从73.7 dB(GA)增加到78.8 dB(GCA-10),且气凝胶膜的整体屏蔽效果可以达到99.999 995%以上。此外,该气凝胶膜还呈现出优异的光热转化性能,有望应用于光吸收和原油传输等领域。

电纺丝纳米纤维膜技术在油水分离中的应用

研发了一种油水分离超润湿性新型膜材料,这种新型复合膜是通过静电纺丝技术在无纺布载体上制备出层状多孔聚偏二氟乙烯(PVDF)底层,二氧化硅复合纳米/微珠顶层和 PVDF 纳米纤维中间层。对复合膜进行表面改性,使其表面自由能更高。该膜具有空气中超亲水性、水下超疏水性和油下超疏水性。它可以不需要外部驱动力,或者在超低压(0.1 bar)的错流过滤过程中处理各种类型的油/水混合物,从简单的分层溶液到乳状液(包括无表面活性剂或含表面活性剂稳定的水包油和油包水乳状液)。在错流过滤过程中,通量可达1000L·m-2·h-1,分离效率> 95%。该膜在恶劣的条件下,包括强酸性或碱性溶液、热水和石油条件下,也表现出优异的性能。此外,它还具有显著的防污性和易清洗性。

静电纺聚偏二氟乙烯纤维膜的制备及其在油水分离中的应用

选择性透过膜用于油水分离具有能耗低、装置简便、易操作、效率高的特点,其核心在于采用过滤效率高及使用寿命长的膜材.本文采用了高压静电纺丝工艺,以聚偏二氟乙烯(PVDF)为原料,制备一种超疏水、结构可调控的电纺PVDF膜(EPVDF膜).利用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)、粉末X-射线衍射(XRD)、X-光电子能谱(XPS)等对EPVDF膜进行了形貌成份的表征,采用水接触角(WCA)对膜材表面特性进行了测试.结果表明,电纺PVDF膜的油水分离效率可达95%以上,对三种油水混合物均可实现30次以上的有效分离,其最大油通量可达到5 300 L/(m^(2)·h).

全纳米纤维离电式柔性压力传感器的制备及性能研究

为解决传统的电容式压力传感器灵敏度低的问题,基于聚丁二酸丁二醇酯对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)和离子液体(ILs),采用静电纺丝技术制备离子介电层(ILs/PBST),并利用离电式压力传感机制开发了一种灵敏、透气的全纳米纤维离电式柔性压力传感器。该器件具有超高灵敏度(902.4 kPa-1,0~6 kPa)和快速响应/恢复时间(147 ms/147 ms),能够快速稳定地监测多种人体运动及生理信号。此外,三维多孔纳米纤维网络赋予其良好的透气性,确保其长期佩戴的舒适性,该器件有望应用在智能医疗领域。

UiO-66-NH_(2)纳米纤维复合膜的制备和吸附应用研究

水溶性染料等有机污染物广泛分布于土壤和水中,对生态系统造成严重破坏。本工作采用原位溶剂热法将水稳定的锆基金属-有机框架(UiO-66-NH_(2))负载到有机-无机杂化电纺纤维膜上。这种新型复合膜具有比表面积大、吸附性能好等优点。考察了复合膜对亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(RhB)以及荧光素钠(SF)的吸附性能。最大吸附容量分别为:MB为64.5 mg/g,RhB为34.4 mg/g,SF为70.08 mg/g。在外加剂过硫酸盐作用下,UiO-66-NH_(2)基纳米纤维复合膜能够较快降解吸附的染料并恢复其吸附性能,且操作简便、重复利用率高,在废水净化方面有很好的应用前景。

壳聚糖纳米纤维电纺膜体外对肝细胞作用的研究

生物人工肝作为肝功能衰竭的一种有效支持手段，近年来得到很大的进展，但如何长期维持其中肝细胞的活性及功能一直是困扰人们的难题。纳米生物材料的应用为这一问题的解决提供了可能的方案。用静电纺丝的方法将壳聚糖制备成纳米纤维电纺膜，同时采用经典的两步原位胶原酶灌注法分离大鼠肝细胞，观察肝细胞在纳米纤维电纺膜表面的形态，同时检测其活性和功能。肝细胞在壳聚糖纳米纤维电纺膜表面展示了良好的活性，并能与支架材料紧密结合。其尿素合成、蛋白分泌及细胞色素P450的活性均为对照组的1．5—2倍，糖原合成也较对照组有明显增强。壳聚糖纳米纤维电纺膜能促进肝细胞黏附，同时具有良好的生物相容性，从而促进肝细胞的功能，是生物反应器中肝细胞黏附介质的理想材料。

生物交联剂京尼平对静电纺明胶纳米纤维膜改性的影响

背景:生物高分子纳米纤维膜极不稳定,易水解,所以需要进行交联改性。而以往所采用的交联剂具有一定的细胞毒性,降低了材料的生物相容性。目的:用生物交联剂京尼平对静电纺明胶纤维膜进行交联处理,观察交联产物的理化性能和生物相容性。设计、时间及地点:观察性实验,于2008-03/10在东华大学生物材料与组织工程研究实验室完成。材料:将交联剂京尼平按质量比为0.0%,2.5%,5.0%,7.5%,10%加入明胶溶液中共混,通过静电纺制备纳米纤维膜。方法:扫描电镜样品经表面喷金后在10kV加速电压下观察纤维表面的形貌。在万能材料测试机测试其拉伸力学性能。采用MTT法测试猪动脉血管内皮细胞在纳米纤维膜上的黏附与增殖情况。主要观察指标:共混静电纺明胶纳米纤维的形态结构、力学性能、生物相容性。结果:通过扫描电镜观测发现京尼平共混交联的明胶纳米纤维尺寸略有增大,当京尼平含量为5.0%时,纤维直径最大,增大了约200nm;力学测试显示材料的力学性能在添加京尼平之后有了明显提高,当京尼平含量为5.0%时,应力达到了(2.45±0.09)MPa,应变达到了(3.85±0.57)%;生物相容性实验表明猪动脉血管内皮细胞在经京尼平处理过的明胶纳米纤维膜上能有效地黏附与增殖。结论:含有京尼平的明胶纳米纤维膜各项理化性能都有了显著的提高,与猪动脉血管内皮细胞复合具有良好的生物相容性。

膜蒸馏用静电纺纳米纤维膜的制备及应用进展

热驱动的膜蒸馏技术以其极高截留率和较温和操作条件成为膜分离领域的一个重要分支。相较于传统相转化分离膜,静电纺纳米纤维膜由纳米纤维网络组成,比表面积及孔隙率更高且为互相贯通的开孔结构,能显著减小蒸汽传质阻力,提高水通量,有效突破膜蒸馏技术通量低的限制。但特殊的静电纺丝工艺使得高通透的纳米纤维膜面临着更严重的机械稳定性恶化及膜污染问题。从静电纺纳米纤维膜材料、膜制备、膜结构、改性技术、膜污染及膜蒸馏应用等6方面对近些年膜蒸馏用静电纺纳米纤维膜进行综述,并对其在膜蒸馏应用中亟需深入研究的内容及前景进行展望。

聚乙丙交酯电纺纳米纤维膜的等离子体改性及性能研究

采用等离子体表面处理的方法,通过正交实验设计,以纤维膜表面引入的氮含量为响应变量,确定了NH3等离子体改性PLGA电纺纤维膜的最佳条件,并在PLGA纤维膜表面成功地引入了功能性氨基基团.研究结果表明,改性后PLGA电纺纤维膜的力学性能有所降低,但表面亲水性明显增强.

静电纺PVDF/PAN共混纳米纤维膜对含油污水的过滤性能

制备不同共混比的静电纺聚偏氟乙烯/聚丙烯腈(PVDF/PAN)纳米纤维膜.应用扫描电子显微镜分析膜的表面形态,并测试共混纤维膜的亲水性、孔径及对自制乳化油污水的过滤效率.试验结果表明:随着PAN共混比例的增加,共混膜的纤维直径减小;共混膜的水接触角随PAN共混比例的增加呈明显下降趋势,下降幅度为30°,亲水性改善效果明显;共混膜的平均孔径为0.784~2.070μm;测得共混膜的纯水通量为4 019~5 340L/(m^2·h),约是PVDF商品超滤膜的30倍;共混膜对乳化油的截留率最高达到95.31%,稍小于PVDF商品超滤膜的97%.

静电纺PVA/PEO共混纳米纤维膜的制备与性能表征

采用静电纺丝技术制备聚乙烯醇(PVA)/聚氧化乙烯(PEO)共混纳米纤维膜,测试共混纤维膜的拉伸力学性能,采用SEM观察其微观形貌和结构,利用TGA和DSC分析共混纤维膜的热学性能,考察PEO与PVA共混比例对纤维膜性能的影响.结果表明:PEO加入过多或过少对共混纤维膜结构均无明显改善,当PVA∶PEO质量比为5∶5时,所得纤维膜成丝性和成膜性最佳,膜中纤维线密度最小且粗细均匀;与纯纺纤维膜相比,不同共混比例PVA/PEO纤维膜的力学性能均有不同程度提升,当PVA与PEO质量比为7∶3时其断裂强度和断裂伸长率较纯PVA分别提高了66%和1 545.71%;PVA/PEO共混纤维膜的热稳定性优于纯PVA纤维膜,但PEO加入量的变化对共混纤维膜热学性能的影响较小.

纳米纤维素增强聚乙烯醇/水性聚氨酯静电纺膜的研究

采用TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物自由基)氧化纤维素纳米纤维(TOCNs)作为聚乙烯醇(PVA)/水性聚氨酯(WPU)静电纺膜的增强剂。研究中使用拉伸实验研究TOCNs的增强作用,此外还使用扫描电子显微镜、红外光谱仪、热重分析仪及差示扫描量热仪等对静电纺膜进行结构性能表征。扫描电镜观察发现当纳米纤维素加入量为5%(质量分数)时,其在聚合物基质中分散良好,所得静电纺纳米纤维保持了良好的形态。此外,加入5%(质量分数)的纳米纤维素能够将材料的抗张强度提高44%,且纳米纤维素的加入对材料的热稳定性也有一定的改善,纳米纤维素起到一种纳米填料的效果。鉴于PVA、WPU、TOCNs均为亲水性,无毒且具有生物相容性的物质,所得静电纺膜在组织支架及伤口护理材料等方面具有潜在应用。

两种聚(左旋乳酸-己内酯)静电纺纳米纤维膜的性能比较

背景:聚左旋乳酸和聚己内酯各自都有其优点与缺点,而共聚或共混后性能可以得到有效的改善,但因为两者添加比例的不同会对性能有一定的影响,在不同的纺丝溶液浓度下纺出的纤维性能亦会有所差异。目的:通过对两种原料聚(左旋乳酸-己内酯)(75/25;50/50)在不同纺丝液浓度下制得的纳米纤维膜各种性能的比较,选出最佳的原料和相应的纺丝液浓度。设计、时间及地点:对比观察实验,于2007-09/2008-11在东华大学生物材料与组织工程实验室完成。材料:将聚聚(左旋乳酸-己内酯)材料在乳酸/己内酯为75/25和50/50两种比例下,在质量分数为4%,6%,8%和10%纺丝液浓度下通过静电纺丝制备纳米纤维膜。方法:扫描电镜样品经表面喷金后在10kV加速电压下观察纤维膜的形貌。在万能材料测试机测试其断裂强度和断裂伸长率。采用MTT法测试猪髋动脉内皮细胞在纳米纤维膜上的黏附与增殖情况。主要观察指标:静电纺纳米纤维膜的纤维形态、力学性能及生物相容性。结果:通过扫描电镜观察发现由质量分数为6%聚(左旋乳酸-己内酯)(50/50)制备的纤维膜具有更好的纤维形态,且直径分布均匀;拉伸力学测试显示由聚(左旋乳酸-己内酯)(50/50)制备的纤维膜比聚(左旋乳酸-己内酯)(75/25)具有更高的断裂伸长率,但断裂应力较低;细胞生物相容性实验表明猪髋动脉内皮细胞在质量分数为6%和8%聚(左旋乳酸-己内酯)(50/50)的纳米纤维膜上更能有效的黏附与增殖。结论:纺丝液质量分数为6%的聚(左旋乳酸-己内酯)(50/50)制得的纳米纤维膜各项性能较优。

电纺制备耐水性聚乙烯醇/聚丙烯酸纳米纤维膜及其吸附性能研究

采用静电纺丝技术和热交联技术制备了PVA/PAA50 000和PVA/PAA450 000两种纳米纤维膜,检测了它们的力学性能和对染料甲基蓝(MB-yl)和亚甲基蓝(MB-ylene)的吸附性能。PVA/PAA纳米纤维膜具有较大的拉伸强度,对MB-ylene具有良好的选择性,吸附机理遵循Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程,吸附过程具有自发性。经过5次脱附再生实验,PVA/PAA纳米纤维膜对MB-ylene染料的去除率约为90%,说明该材料具有良好的脱附再生性能。

电纺PLLA/PVP纳米纤维膜材料用于血管组织工程的前期研究

目的:研究静电纺丝在血管组织工程中的应用。方法:利用静电纺丝技术制备不同质量分数的聚乳酸(PLLA)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)电纺丝膜,并通过差示扫描量热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)观察、接触角测试(CA)和力学性能分析进行材料学表征。在不同的电纺丝膜上种植血管平滑肌细胞(VSMCs),并分别在2、4、6 d取样进行SEM、激光共聚焦显微镜(LCMS)观察,以检测VSMCs在材料上铺展的形貌和分布情况。经MTT测试,以了解材料对VSMCs增殖的影响,用血小板黏附实验测试材料的血液相容性。结果:混入PVP的PLLA电纺丝膜具有良好的表面结构,亲水性显著提高,且随着PVP含量的增多PLLA电纺丝膜的亲水性增高,但对力学性能影响不明显。细胞实验结果表明:混有PVP的PLLA电纺丝膜利于VSMCs的黏附生长,具有良好的细胞相容性和血液相容性。结论:成功地将PVP和PLLA进行了静电纺丝,该材料具有良好的细胞相容性和血液相容性,其在血管组织工程应用中具有广阔的前景。