静电纺丝制备聚乙烯醇超细纤维膜及其负载药物的研究

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1、摘要静电纺丝是一种借助于静电场作用对聚合物溶液或熔体进行纺丝的过程，它所形成的纤维直径为亚微米级。静电纺丝制成的超细纤维膜，具有多孔结构，有较高的比表面积，在过滤、纳米复合材料、伤口敷料以及组织工程支架等方面具有许多潜在的用途。本文以水为溶剂，利用静电纺丝的方法制备聚乙烯醇(PVA)超细纤维膜，以扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜观察超细纤维的微观形貌，系统研究了PVA超细纤维微观形貌的影响因素。结果表明，对于醇解度为98moI%的PVA，接收距离和溶液流量对纤维直径的影响很小;当外加电压山5kV提高到10kV以上时，纤维直径分布变宽;而溶液性质对纤维的形貌起决定作用。随着溶液

2、浓度由6wt%逐渐提高到8.3wt%，纤维由珠丝转变为均匀纤维，纤维的平均直径也由87nm逐渐增大到246nm。在溶液中加入可溶性盐，可显著提高溶液的电导率，使纤维直径下降，溶液中NaCl的浓度由0.05%上升至0.2%时，纤维平均直径由214nm下降至159二。溶液中加入易挥发组分乙醇，可有效提高静电纺丝纤维成型速度，但同时也改变了溶液的表面张力和粘度，使纤维直径下降并出现梭形珠。在相同的静电纺丝条件下，当PVA醇解度由80%逐渐提高至99%时，纤维由相互连接的网状、带状转变为均一纤维，而后又变为珠丝。以红外光谱和X光电子能谱对PVA超细纤维膜的化学组成进行分析，结果表明静

3、电纺丝过程对PVA的化学结构并无明显影响。用X射线衍射和差示扫描量热对纤维的微观结构进行研究表明静电纺丝过程影响PVA超细纤维膜的结晶度和晶形的完善程度。PVA超细纤维膜的结晶度只有34%，大大低于PVA水溶液浇铸膜的结晶度〔45%)，但略高于PVA粉末原料(30%).短时间退火后，超细纤维膜的结晶度提高到40%。超细纤维膜的力学性能测试表明，其拉伸强度为5.10上0.77MPa，模量为236士27MPa，断裂伸长率为8.28士2.38%，力学性能较浇铸膜差。超细纤维膜的吸水性能测试表明，其吸水率在300%以上，高于浇铸膜。利用静电纺丝法可将阿斯匹林、牛血清清蛋白包载入PVA

4、超细纤维中，制成具有药物释放功能的PVA超细纤维膜。超细纤维膜放入生理盐水中后，纤维中的阿斯匹林、牛血清清蛋白以较快的速率释放出来，与含有等量药物的浇铸膜相比，释放动力学曲线有明显差异。关键词:聚乙烯醇，静电纺丝，形貌，药物释放系统ABSTRACTElectospinningisaprocessthatproducespolymerfiberswithdiameterinthesub-micronrangeundertheactionofanexternalelectricfieldimposedonapolymersolutionormelt.Nonwovenmembran

5、escomposedofelectrospunfibershavealargespecificsurfaceareaandsmallporesizecomparedtocommercialtextiles,makingthemexcellentcandidatesforfilters,nanocomposites,wounddressingsandengineeringscafolds.Inthiswork,submicronpolyvinylalcohol(PVA)fibermatswerepreparedbyelectrospinning,aqueousPVAsoluti

6、onwith6wt%-8wt%concentration.Fibermorphologywasobservedunderscanningelectronmicroscope,transmissionelectronmicroscopeandatomicforcemicroscope.Itwasfoundthat,whenPVAwith98mol%，highdegreeofhydrolysis，wasusedinelectrospinning,tip-targetdistanceandsolutionfeedratehadnosignificantefectsonfiberdi

7、ameter.Withhighvoltageabove10kV,PVAfibersexhibitedabroaddiameterdistribution.Withincreasingsolutionconcentration,themorphologywaschangedfrombeadedfibertouniformfiberandtheaveragefiberdiametercouldbeincreasedfrom87nmto246nm.Itwasalsofoundadditionofethanol