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组织工程支架材料用聚乳酸/纳米磷酸钙复合纤维的制备研究

作　者: 肖斌
导　师: 李从举
学　校: 北京服装学院
专　业: 材料学
关键词: 聚乳酸纳米磷酸钙电纺组织工程支架复合纤维
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文首先研究了聚乳酸(PLA)的电纺,系统研究了PLA电纺过程中的影响因素。结果表明,当溶剂为二氯甲烷(DCM)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的混合溶剂时,可以形成良好的聚乳酸电纺溶液体系;DCM与DMF以体积比8:2或者7:3混合都是PLA电纺比较理想的溶剂配比;接收距离对电纺纤维直径的影响与浓度有关,对于PLA溶液,随着接收距离的增大电纺纤维直径变小,而接收距离小于10cm时,电压的增大有利于超细纤维的形成;电压变化在9kV～22kV时都可纺丝,随着电压的增加,纤维的直径变小,电压过高纺丝过程不稳定;纤维直径对PLA电纺纤维膜的力学拉伸性能影响很大,随着纺丝液浓度的增大,PLA电纺纤维膜的拉伸强度先增大然后又减小,电压的增大使得PLA电纺纤维膜拉伸强度下降,而分子量的提高则拉伸强度增加。根据对聚乳酸电纺的研究,我们将纳米磷酸钙(NCP)掺加到聚乳酸(PLA)中通过静电纺丝法制备了生物医用复合纳米纤维以及利用新型电纺法制备具有排列取向的复合纤维。配制一系列质量浓度为7%的聚乳酸溶液,然后依次掺加0,1%,3%,5%,7%,9%,11%和13%的磷酸钙进行静电纺丝。其中掺加磷酸钙的量为聚乳酸质量的百分比。透射电镜(TEM)表明,磷酸钙成功地掺加到了聚乳酸纤维当中;扫描电镜(SEM)结果表明,磷酸钙掺加浓度在7%之前,纤维形貌没有很明显的变化,但是随着浓度的增大,纺丝状态开始变得不稳定,纤维形貌开始变的不规则,随着浓度的进一步增大,纤维形貌更不好以致很难成功纺丝;拉伸测试表明,NCP对PLA电纺纤维的强度有很大影响,随着磷酸钙浓度的增大,拉伸强度是不断增加的,但是,当浓度超过7%后,强度又逐渐变小。利用新型电纺法制备了排列取向复合纤维并且利用扫描电镜对其进行了表征。扫描电镜结果表明,所得的纤维具有较好的排列取向,而且纤维的直径较常规纺丝法得到纤维要大2～3倍。掺加的NCP浓度为0～7%时,纺丝状态较稳定;但是随着NCP浓度继续增加到9%～15%时,纺丝状态开始不稳定,出丝变得不连续;当NCP浓度达到15%时,几乎很难成纤。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
第1章绪论  11-22
  1.1 前言  11-12
  1.2 纳米材料  12-13
    1.2.1 纳米材料简介  12
    1.2.2 纳米材料的部分理化特性  12
    1.2.3 纳米材料的应用  12-13
  1.3 纳米纤维  13-14
    1.3.1 纳米纤维的概念  13
    1.3.2 纳米纤维的制备  13
    1.3.3 纳米纤维的应用  13-14
  1.4 静电纺丝法制备纳米纤维  14-17
    1.4.1 静电纺丝基本概念和装置简介  14
    1.4.2 静电纺丝的理论分析  14-15
    1.4.3 电纺制备纳米纤维的现状  15-17
    1.4.4 电纺丝技术存在的几个问题  17
  1.5 聚乳酸纤维  17-19
    1.5.1 聚乳酸的结构与性能研究  17-18
    1.5.2 聚乳酸纤维的应用  18-19
  1.6 纳米磷酸钙  19-20
    1.6.1 纳米磷酸钙的结构与性能研究  19
    1.6.2 纳米磷酸钙的应用  19-20
  1.7 组织工程材料  20
  1.8 本选题的目的和意义  20-22
第2章聚乳酸（PLA）电纺的研究  22-34
  2.1 引言  22-23
  2.2 实验部分  23-24
    2.2.1 主要原料与仪器  23
    2.2.2 聚乳酸电纺实验  23-24
    2.2.3 聚乳酸纤维膜的扫描电镜表征  24
    2.2.4 聚乳酸纤维膜的力学性能表征  24
  2.3 结果与讨论  24-28
    2.3.1 不同条件对电纺聚乳酸纤维膜的影响  24-28
  2.4 PLA 电纺纤维膜的力学性能  28-33
    2.4.1 浓度对聚乳酸电纺纤维膜力学性能的影响  28-30
    2.4.2 电压对聚乳酸电纺纤维膜力学性能的影响  30-32
    2.4.3 分子量对聚乳酸纤维膜力学性能的影响  32-33
  2.5 本章小结  33-34
第3章掺加纳米磷酸钙（NCP）的聚乳酸（PLA）超细纤维的制备及其影响因素的研究  34-46
  3.1 引言  34
  3.2 实验部分  34-37
    3.2.1 主要原料与仪器  34-35
    3.2.2 纳米磷酸钙的制备  35-36
    3.2.3 纳米磷酸钙（NCP）与聚乳酸（PLA）混合溶液的静电纺丝  36-37
  3.3 实验表征及测试  37-38
    3.3.1 扫描电子显微镜表征  37
    3.3.2 X 射线衍射（XRD）测试  37
    3.3.3 透射电子显微镜（TEM）的测试  37
    3.3.4 纤维膜单轴拉力测试  37-38
  3.4 结果与讨论  38-45
    3.4.1 纳米磷酸钙的形貌和分析  38-39
    3.4.2 纳米磷酸钙/聚乳酸复合纳米纤维的形貌和 XRD 分析  39-41
    3.4.3 纳米磷酸钙/聚乳酸复合纳米纤维膜的透射电镜（TEM）分析  41-42
    3.4.4 纳米磷酸钙/聚乳酸复合纳米纤维膜的单轴拉力测试分析  42-45
  3.5 本章小结  45-46
第4章利用新型电纺法制备有排列取向的纳米磷酸钙（NCP）/聚乳酸(PLA)复合材料  46-52
  4.1 引言  46
  4.2 实验部分  46-47
    4.2.1 原料和仪器  46-47
    4.2.2 利用新型电纺法制备聚乳酸（PLA）/纳米磷酸钙（NCP）纤维  47
  4.3 掺加纳米磷酸钙的聚乳酸排列取向纤维的表征  47
    4.3.1 掺加纳米磷酸钙的聚乳酸排列取向纤维的扫描电镜表征  47
    4.3.2 掺加纳米磷酸钙的聚乳酸排列取向纤维的透射测试  47
    4.3.3 掺加纳米磷酸钙的聚乳酸排列取向纤维的 XRD 测试  47
  4.4 结果与讨论  47-51
    4.4.1 实验现象描述  47-48
    4.4.2 掺加纳米磷酸钙的聚乳酸排列取向纤维的形貌分析  48-49
    4.4.3 掺加纳米磷酸钙的聚乳酸排列取向纤维的透射分析  49-50
    4.4.4 掺加纳米磷酸钙的聚乳酸排列取向纤维的 XRD 表征  50-51
  4.5 本章结论  51-52
第5章具有光学性能电纺纤维的研制  52-63
  5.1 引言  52
  5.2 实验部分  52-54
    5.2.1 原料与实验仪器  52-53
    5.2.2 C_(70)/甲苯溶液的制备  53
    5.2.3 静电纺丝法制备 PMMA/C_(70)复合纳米纤维  53-54
  5.3 实验表征  54-55
    5.3.1 荧光显微镜表征  54
    5.3.2 紫外光谱表征  54
    5.3.3 PMMA 纤维膜和PMMA/C_(70)纤维膜的扫描电镜表征  54
    5.3.4 荧光光谱表征  54-55
  5.4 结果与讨论  55-61
    5.4.1 C_(70)/甲苯饱和溶液的发光效应  55
    5.4.2 C_(70)/甲苯饱和溶液的紫外吸收光谱  55-56
    5.4.3 C_(70)/甲苯饱和溶液和纯甲苯的荧光光谱分析  56-57
    5.4.4 PMMA 纳米纤维膜和PMMA/C_(70)复合纳米纤维膜表面形貌分析  57-58
    5.4.5 PMMA 纤维膜和C/PMMA 纤维膜的荧光显微镜照片  58-59
    5.4.6 PMMA/C_(70)复合纳米纤维膜紫外光谱分析  59-60
    5.4.7 PMMA/C_(70)复合纳米纤维膜荧光光谱分析  60-61
  小结  61-63
第6章 PMMA/酞菁铜复合纳米纤维的制备与表征  63-68
  6.1 引言  63
  6.2 实验部分  63-64
    6.2.1 主要原料与仪器  63-64
    6.2.2 PMMA/酞菁铜复合纳米纤维的制备  64
  6.3 实验表征  64-65
    6.3.1 PMMA/酞菁铜复合纳米纤维的扫描电镜表征  64
    6.3.2 PMMA/酞菁铜复合纳米纤维的荧光观察  64-65
    6.3.3 纯 PMMA 纳米纤维与 PMMA/酞菁铜复合纳米纤维紫外光谱表征  65
  6.4 结果与讨论  65-67
    6.4.1 PMMA/酞菁铜复合纳米纤维的 SEM 表征  65
    6.4.2 PMMA/酞菁铜复合纳米纤维的荧光照片  65-66
    6.4.3 纯 PMMA 纳米纤维与 PMMA/酞菁铜复合纳米纤维荧光光谱分析  66-67
  本章小结  67-68
结论  68-70
参考文献  70-73
附录  73-74
攻读硕士论文期间发表的论文  74-75
致谢  75

组织工程支架材料用聚乳酸/纳米磷酸钙复合纤维的制备研究

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