静电纺丝法制备聚乳酸多孔纤维膜影响因素的研究文献综述

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1、文献综述静电纺丝法制备聚乳酸多孔纤维膜影响因素的研究一、前言部分文章综述了聚乳酸和聚吡咯的性质及其研究发展的现状。通过对左旋聚乳酸进行静电纺丝，在制备出的纳米纤维毡上，包覆生物相容性良好的聚吡咯，从而得到可在体内安全降解的导电聚合物，尝试开拓一条导电聚合物在生物组织工程上的新道路。1.1聚乳酸日益增长的环保意识和能源紧缺引起了人们对生物可降解材料研究、开发及应用的重视。聚乳酸(PLA)是一种可生物降解的合成高聚物,以玉米为原料,通过化学纤维纺丝加工可以得到PLA纤维。PLA因其生态环保性,这种新型纤维材料已经得到了纺织界的高度关注。PLA由于具有良好的生物相容性、溶

2、解性能和降解物无毒等特征[1]。因此，在医疗、制药方面已得到广泛应用，被制成可吸收医用缝合线，外科植入材料、药物控制释放的载体、人工血管、止血剂等材料。聚乳酸可由单体乳酸环化二聚成丙交酯，再由丙交酯开环聚合而成。也可由乳酸直接聚合得到。至今，聚乳酸已经能够同普通高分子一样进行各种成型加工，其制备的各种薄膜、片材、纤维经过热成型、纺丝等二次加工后在纺织、包装、农业、医疗卫生、日常生活用品等领域取得了日益广泛的应用，被称为最有前景的“绿色塑料”。为了改善聚乳酸的性能，拓宽聚乳酸的应用，目前除了筛选合适的制备方法外，还通过复合材料性能互补的原理，将聚乳酸与另一种高聚物共混

3、复合，以改善聚乳酸的性能。1.2聚吡咯聚吡咯是芳杂环导电聚合物，可通过吡咯单体氧化聚合得到。氧化剂通常为三氯化铁、过硫酸铵等。聚吡咯(PPy)是典型的导电高分子，具有导电率高、易于制备及掺杂、较高的稳定性、电化学可逆性强等特点。它作为一种新型生物材料，得到了越来越广泛的重视和研究。具有生物相容性的导电聚吡咯在生物传感器、神经修复等方面已有广泛的应用,而导电聚吡咯的另一重要用途是作为导电基质对细胞施加电刺激。目前,模拟的生理电刺激已经证实对细胞行为有重要的意义,如神经细胞的定位和迁移,纤维原细胞的粘附和增殖等[2]。1.3静电纺丝6静电纺丝是一种利用静电力作为牵引力使

4、高聚物溶液或熔融体产生喷射形成纤维的技术。纤维直径一般在几十纳米至几微米之间。由于其设备简单,易于操作,形成的纤维毡孔隙率高,比表面积大,纤维长径比大,均一性好,目前已成为制备超微细纳米纤维的热点,在功能材料领域具有广阔的应用前景[3-4]。用静电纺制成的纤维影响因素有很多，包括溶液性质，变量，周围环境参数等。如聚合物溶液质量分数、纺丝电压、接收距离、喷头孔径和环境温度等，已有研究人员探讨了这些参数对成丝形态的影响。一、主题部分2.1制备聚乳酸的研究现状聚乳酸(PLA)的种类因立体结构不同而有聚右旋乳酸(PDLA)、聚左旋聚乳酸(PLLA)和聚外消旋乳酸(PDLLA

5、)等。PDLA和PLLA有较好的结晶能力，而PDLLA是非结晶高分子，降解快、强度和耐久性差，通常用作药物缓释载体，所以用于制备纤维的聚乳酸一般是PLLA；而DLLA常作为添加剂加入到PLLA中，起到改善复合材料性能的作用，PLLA制备的纤维力学强度高，是因为在成型过程中大分子链发生强烈取向所至[5]。目前，采用溶液纺丝或熔融纺丝来制备聚乳酸比较普遍。溶液纺丝原液的制备一般采用二氯甲烷、二氯甲烷或甲苯作溶剂，根据其成丝的氛围是气体或液体的不同，分为溶液干法和湿法两种。溶液纺丝纤维的机械性能优于熔融纺纤维，另一方面，同熔融纺相比，溶液纺丝通常在较低的温度下进行，热降解

6、较少。溶液纺丝所得纤维强度较高，但纺丝速率非常低，纺丝环境恶劣，溶剂回收困难；同时所采用的溶剂有毒，需特殊处理才能适合于医疗卫生的要求，这在聚乳酸合成的成本较高的情况外，使其最终产品成本更高，从而限制了其应用。到目前为止采用溶液纺丝制备聚乳酸纤维还停留在实验室阶段，尚未见商业化生产报道。熔融纺丝是一种发生在聚合物熔点温度以上，不采用任何介质的本体聚合反应。该方法不需要分离介质，可以得到较纯净的产物，但随着反应的进行，体系的黏度越来越大，小分子难以排出，平衡难以向聚合方向进行，导致了最终产物的分子量不高。文献[6]利用微波辐射熔融缩聚合成聚乳酸，其分子量达到5万的聚乳

7、酸。该方法操作简单，且无废液产生，有望成为环境友好材料聚乳酸规模化生产的清洁工艺。随着纳米科技的兴起，静电纺丝结合了传统纺丝法和静电力，成为现在生产聚合物纳米纤维的主要方法之一。静电纺丝技术的发展进一步促进了PLA6在生物材料领域的应用。国内外研究人员已经在静电纺丝工艺参数对纤维直径、形态结构、结晶结构和孔隙结构的影响方面进行了研究[7-8];文献[9-10]系统地研究了静电纺PLA纤维的酶降解性以及结晶度对纤维的酶降解性的影响等。文献[11]探索了金属接收屏、水浴、盐水以及甲醇等不同的接收方式对PLA纤维结晶度的影响。这些研究结果为静电纺PLA纤维的研究和开发