静电纺丝制备醋酸纤维素_γ-聚谷氨酸共混纤维膜及性能研究

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1、分类号：Ｏ６３１单位代码：１０１８３研究生学号：２０１５３３２１７４密级：公开吉林大学硕士学位论文学术学位（）静电纺丝制备醋酸纤维素／γ－聚谷氨酸共混纤维膜及性能研究ＰｒｅａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＣｅｌｌｕｌｏｓｅｐＡｃｅ－ｔａｔｅ／γＰｏｌｙｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄＥｌｅｃｔｒｏｓｕｎＦｉｂｒｏｕｓＭｅｍｂｒａｎｅｓ（ｇ）ｐ作者姓名：侯晓晨专业：高分子化学与物理研究方向：多相高分子指导教师：江东教授培养单位：化学学院２０１８年５月静电纺丝制备醋酸纤维素/γ-聚谷氨酸共

2、混纤维膜及性能研究PreparationandPerformanceofCelluloseAcetate/γ-Poly(glutamicacid)ElectrospunFibrousMembranes作者姓名：侯晓晨专业名称：高分子化学与物理指导老师：江东教授学位类别：理学硕士论文答辩日期：2018年5月30日授予学位日期：2018年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否

3、则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：ｆｉｌ日期：２他．“十中文摘要静电纺丝是一种制备高分子纳米纤维的技术，其设备简单，易于操作，纤维产率较高，在应用上具有很大的优势。近年来，随着纳米技术的发展，纳米纤维在药物缓释、过

4、滤材料、防护材料、光电材料等领域均有应用，因而广受研究者们的关注。本文首次将静电纺丝技术与植物生长结合，设计出一种有益于植物生长的新型功能性电纺复合纤维膜。本文采用静电纺丝技术，立足应用于植物生长的需要，选择生物相容性良好的醋酸纤维素为基体材料，将γ-聚谷氨酸添加到醋酸纤维素中，制备了醋酸纤维素/γ-聚谷氨酸共混纤维膜。然后再通过添加纳米粒子对醋酸纤维素/γ-聚谷氨酸共混纤维膜功能化，并研究了体系中聚合物组成以及纳米粒子的添加量对纤维的表面形貌、化学组成成分、性能以及对植物生长的影响。研究工作主要分为以下几个部分：首先将醋酸纤维素（CA）和γ-聚谷氨酸（γ-PG

5、A）按不同比例共混于乙酸/水（v/v=7:3）混合溶剂中，利用静电纺丝的方法制备CA/γ-PGA共混纤维膜，并通过扫描电子显微镜（SEM）、单纤强力机、傅里叶红外光谱仪、表面接触角测定仪、差示扫描量热仪以及热重分析仪表征CA/γ-PGA共混纤维膜的各项性能。结果表明改变醋酸纤维素、γ-PGA之间的质量比，不仅会影响纤维的形貌和直径，也会对纤维的亲水性和力学性能、热学性能产生影响。最终确定了纺丝的最佳条件：溶液的质量分数为10%、CA/γ-PGA的质量比为7/3、电压20kV。然后采用共混法将TiO2纳米颗粒、ZnO纳米颗粒添加到CA/γ-PGA电纺溶液中，通过静

6、电纺丝法制备了不同质量分数的TiO2-CA/γ-PGA纤维膜和ZnO-CA/γ-PGA纤维膜，并测试纤维的形貌，纤维膜的理化性能，力学性能、亲疏水性和热学性能等。并以玉米为实验材料，通过对玉米株高、叶面积及叶片SPAD值的测定，探究TiO2-CA/γ-PGA纤维膜和ZnO-CA/γ-PGA纤维膜对植物生长的影响作用。测试结果表明：通过静电纺丝技术制备的TiO2-CA/γ-PGA纤维膜的纤维直径主要分布在640-660nm之间。并且随着TiO2的加入，TiO2-CA/γ-PGA纤维的力学性能逐渐提高，热稳定性也有所提高。而ZnO-CA/γ-PGA纤维的纤维直径主要

7、分布在460-540nm之间。并且随着ZnO的加入，ZnO-CA/γ-PGA纤维膜的力学性能逐渐提高。通过DSC测试发现，随着纳米粒子质量分数的增加，材料的玻璃化转变温度逐渐升高。植物生长测试结果I表明：用TiO2-CA/γ-PGA纤维膜和ZnO-CA/γ-PGA纤维膜处理玉米幼苗均能促进玉米的生长。本论文通过静电纺丝技术，设计并制备了TiO2-CA/γ-PGA纤维膜和ZnO-CA/γ-PGA纤维膜，首次提出将电纺膜应用于促进植物生长，这拓宽了电纺纤维膜在植物领域的应用，为纳米化肥，纳米仿生、纳米农药的发展提供了参考，并在农业生产领域中将会有广阔的应用前景。关键

8、词：静电纺丝，醋酸纤维素