静电纺丝法制备PBS_CNC复合纳米纤维多孔材料及其结构性能研究

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1、工程硕士学位论文静电纺丝法制备PBS/CNC复合纳米纤维多孔材料及其结构性能研究作者姓名张玲莉工程领域材料工程校内指导教师彭响方教授校外指导教师覃孟然总经理所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年01月StructureandPropertiesofElectrospunNanocompositePorousFiberbyCelluloseNanocrystalsReinforcingPBSADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangLingliSupervisor：Prof.PengXia

2、ngfangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TQ32学校代号：10561学号：201521002812华南理工大学硕士学位论文静电纺丝法制备PBS/CNC复合纳米纤维多孔材料及其结构性能研究作者姓名：张玲莉指导教师姓名、职称：彭响方教授，覃孟然总经理申请学位级别：工程硕士工程领域名称：材料工程论文形式：□产品研发□工程设计应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：高分子材料成型加工及应用论文提交日期：2018年01月03日论文答辩日期：2018年03月17日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期

3、：年月日答辩委员会成员：主席：陈玉坤研究员委员：彭响方教授；张水洞教授；牟文杰副教授；杨波高级工程师摘要静电纺丝纤维因与天然细胞外基质结构相似而在组织工程支架领域得到了广泛的应用。聚丁二酸丁二醇酯（PBS）是可完全生物降解聚合物，在酶或细菌的作用下可降解为水和二氧化碳等物质，对环境友好无污染。越来越多的研究者提出用PBS取代其它脂肪族聚酯应用于组织工程支架领域，然而PBS在静电纺丝支架中的应用常常出现强度不高、亲水性较差等问题。PBS的性能改善常常通过共混改性、接枝改性及加入有机或无机填料来实现。纳米微晶纤维素（CNC）将高强度、高弹性、生物相容性、亲水性和价格优势汇

4、集于一身，与其他非生物相容的增强纳米填料相比，CNC可作为承重的生物医学材料，是一种十分有前景的绿色纳米填料。本论文以可完全降解聚合物PBS为基体，以CNC为纳米填料，通过自制的静电纺丝装置制备PBS/CNC复合纳米纤维，期望得到一种力学强度优良、孔隙率高、亲水性好的多孔材料，使其适用于组织工程领域。本文主要从PBS/CNC复合纳米纤维的制备、纳米纤维的性能测试与表征、体外降解与生物相容性研究三个方面展开。通过对PBS、PBS/CNC静电纺丝纤维的结构与形貌研究确定了适宜的制备工艺。PBS的最佳纺丝浓度为12%w/v，最佳溶剂体系为体积比70:30的三氯甲烷-甲醇混合

5、液。该体系溶液进行静电纺丝可得到无缺陷的均匀纤维，不存在串珠也没有纺锤状的纤维结，纤维直径较小且离散度小。PBS/CNC复合材料的静电纺丝工艺参数为：外加电压20KV，接收距离18cm，泵送速率2.0ml/h。对PBS/CNC复合纤维分别进行红外光谱、力学性能、热性能、水接触角、密度与孔隙率等结构与性能测试，结果发现含有3%CNC的PBS/CNC复合纤维孔隙率最大、亲水性最强、热稳定性好、结晶度最大、力学强度最高，有益于PBS用作组织工程支架材料。对PBS纯纤维及含有3%CNC的PBS/CNC复合纤维进行体外降解实验和生物相容性研究，结果表明，CNC的加入对PBS纳米

6、纤维的降解有明显的促进作用，PBS/CNC复合纤维材料能够很好地支持细胞的粘附、生长及增殖且细胞毒性小，而且PBS/CNC复合纤维表现出比纯PBS纤维更高的细胞存活率，说明PBS/CNC复合纤维在组织工程支架领域具有潜在的应用价值。关键词：组织工程支架；静电纺丝；聚丁二酸丁二醇酯；纳米微晶纤维素IABSTRACTElectrospinninghasgainedpopularityinrecentyearsasamethodtofabricatetissueengineeringscaffoldswitharchitecturalsimilaritiestotheext

7、racellularmatrix.Inthelastfewyears,anincreasingnumberofresearchersproposedpoly(butylenesuccinate)(PBS)asapossiblealternativetocurrentcommerciallyavailablealiphaticpolyestersusedtofabricatethree-dimensionalscaffolds.PBScanbeobtainedfromrenewableresources,isbiodegradableandbiocom