再生柞蚕丝丝素应用于静电纺纳米纤维的制备与研究

论文摘要

本文用静电纺丝法制备再生柞蚕丝丝素（TSF）纳米纤维,从理论上分析了制备工艺参数与其结构、性能之间的关系;在此基础上制备了再生柞蚕丝丝素与聚乳酸（PLA）共混纳米纤维毡,并对其结构和性能进行了测试与分析。为柞蚕丝丝素与聚乳酸共混纤维毡用于组织工程材料等提供试验依据。本文研究了柞蚕丝丝素与桑蚕丝丝素结构与性能的差异。指出柞蚕丝丝素有较低的β-折叠构象含量和结晶度,但其晶粒更完善,晶粒尺寸比桑蚕丝大。柞蚕丝素中丙氨酸含量比桑蚕丝多,体现出了其特有的丙丙肽链吸收峰。相对于最常见的桑蚕丝素蛋白,柞蚕丝丝素蛋白中含有特殊的精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸（RGD）三肽序列,更有利于细胞黏附。其次,以六氟异丙醇（HFIP）为溶剂制备了纯TSF纤维毡,探讨了纺丝电压、纺丝间距及乙醇处理对静电纺TSF纳米纤维毡形貌与结构的影响。得出最佳工艺条件是纺丝液浓度为8%、纺丝电压12kv、纺丝间距10cm,得到纤维的平均直径为245nm,最小直径可达54nm;随纺丝电压增加纤维直径先增大后减小,随纺丝间距增加纤维直径增加,但工艺参数改变对纤维形貌与结构的影响不大;乙醇处理后,纤维β折叠结构明显增加,并且短时间内即可发生由silkⅠ向silkⅡ的转变。最后,研究了PLA的加入对TSF形态结构、性质的影响。通过SEM照片发现加入PLA使共混纤维的形态规整,纤维直径减小;通过红外和衍射试验得出,静电纺TSF/PLA共混纳米纤维毡中丝素的β折叠结构比纯TSF纳米纤维中的多,结晶度高;另外热分析试验也说明共混纤维的热稳定性也比纯TSF纤维毡的好;同时共混纳米纤维毡的断裂强度也随PLA相对含量的增大而增加,柔软性也逐渐提高,当PLA增加含量为10%时,断裂强度最大可达2.727 N/mm2;由于纳米纤维的高比表面积,加入10%的PLA可诱导纤维毡构象由silkⅠ向silkⅡ转变。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 静电纺丝技术
• 1.3 丝素的结构与性能
• 1.4 丝素应用于纳米纤维的研究进展
• 1.5 聚乳酸的结构与性能及其在纳米纤维上的应用
• 1.6 本课题的研究目的、内容及创新点
• 2 柞蚕丝和桑蚕丝结构与性能的差异
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.3 结果与分析
• 2.4 结论
• 3 静电纺再生柞蚕丝丝素纳米纤维的制备
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.3 结果与分析
• 3.4 小结
• 4 工艺参数对再生柞蚕丝素纤维结构性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.3 结果与分析
• 4.4 小结
• 5 静电纺再生柞蚕丝素/PLA共混纳米纤维毡的制备与研究
• 5.1 引言
• 5.2 试验材料与方法
• 5.3 结果表征与性能测试
• 5.4 结果与分析
• 5.5 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 结论
• 6.2 后续工作
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表文章
• 致谢