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摘 要

静电纺丝技术作为一种亚微米、纳米级纤维的制备技术，有很多传统方法不具有的优点如：透气性好、比表面积、大孔隙率大、纺丝成品的多样性等，在生物医药、环境保护、新能源催化领域和电子信息方面都有广泛应用。但是，由于目前静电纺丝技术研究还不够成熟、可纺种类不多、纺丝成品应用效果不理想，无法实现产业化生产，静电纺丝技术仍然需要进一步研究和发展。因为醋酸纤维素有不错的生物相容性，可用作静电纺丝的基体材料，采用静电纺丝技术，在乙酸纤维素中加入γ-聚谷氨酸来纺丝一种共混纤维膜并测试它的的形态、物理化学性质、热力学性能及亲水和疏水的特性。

关键词：静电纺丝 醋酸纤维素 聚谷氨酸纤维

Preparation of cellulose acetate / polyglutamic acid fiber by electrospinning and its properties

Abstract

As a preparation technology of sub-micron and nano-scale fibers, electrospinning technology has many advantages that traditional methods do not have such as: good air permeability, specific surface area, large porosity, and diversity of spinning products , Environmental protection, new energy catalysis and electronic information are widely used. However, because the current research on electrospinning technology is not mature enough, there are not many types of spinning, and the application effect of finished spinning products is not ideal, it is impossible to achieve industrial production. Electrospinning technology still needs further research and development. Because cellulose acetate has good biocompatibility, it can be used as a matrix material for electrospinning. Using electrospinning technology, γ-polyglutamic acid is added to cellulose acetate to spin a blend fiber membrane Test its morphology, physical and chemical properties, thermodynamic properties and hydrophobic properties.

Key words：Electrospinning；Cellulose acetate；Polyglutamic acid fiber

目 录

摘要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 文献综述 1

1.1引言 1

1.2·醋酸纤维素 1

1.3 γ-聚谷氨酸纤维素 2

1.4静电纺丝技术 3

1.4.1静电纺丝背景及应用 3

1.4.2静电纺丝技术的简单原理 3

1.4.3 影响静电纺丝制备纤维素的因子 4

第二章 实验部分 6

2.1 实验材料 6

2.1.1 材料与试剂 6

2.1.2 实验仪器 6

2.2实验方法 7

2.2.1 醋酸纤维素纤维膜的制备 7

2.2.2 醋酸纤维素/γ-聚谷氨酸共混纤维膜的制备 7

第三章 实验结果与讨论 9

3.1 醋酸纤维素纤维膜形貌表征 9

3.1.1宏观形貌 9

3.1.2显微镜观测 9

3.1.3表面形貌 SEM 分析 11

3.2 醋酸纤维素/γ-聚谷氨酸共混纤维膜形貌表征 13

3.2.1宏观形貌 13

3.2.2显微镜观测 14

3.2.3表面形貌 SEM 分析 15

3.3综合热分析仪测试 16

3.4接触角测试 17

第四章 结论与展望 19

4.1 结论 19

4.2 展望 19

参考文献 20

致 谢 21

第一章 文献综述

1.1引言

纳米纤维的研究是当今研究材料的重要话题之一。静电纺丝法、微相分离法、模板聚合法、拉伸法和自组装法都是常用的制备纳米纤维的方法，而纳米纤维可以连续直接制备纳米纤维^[1]。

静电纺丝技术作为一种亚微米、纳米级纤维的制备技术，扩展了纤维的功能性，有制备技术扩展性强、纤维结构可调性好、原材料来源广泛、多元技术结合性强等优点。该技术的研究近些年来明显增多，发展非常迅速，在环境治理、个体防护、生物制药、清洁能源和国防军工等领域已达到应用前期水平，部分实现了产业化应用。从目前产业技术发展的形式看，静电纺丝技术还处在产业发展的前期阶段，还有很高的研究价值和工业生产前景。纤维及其制品不仅可满足服饰、家纺、纸张、包装材料等日常生活的需求，还被广泛应用于环境治理、个体防护、能源、医疗卫生、国防军工等高新技术领域。但目前所用的传统纤维直径较粗（多大于1μm），导致其制品存在孔径大、孔隙率低、比表面积小等不足，难以满足高新技术领域对材料应用性能的要求。纤维直径的细化可赋予材料明显的尺寸效应和表面效应，有望显著提升其应用性能。但当纤维直径细化至100nm以下时，材料产率极低，难以满足工程化开发的需求。亚微米纤维（100nm~1μm）材料不仅可通过纤维聚集使微观小尺寸效应在宏观尺度上充分发挥，有利于应用性能提升，且该尺度的纤维材料易于实现规模化生产。因此，亚微米纤维材料的开发成为解决上述问题的关键。本课题在前人研究的基础上，继续探究醋酸纤维素/γ-聚谷氨酸共混纤维膜的形貌、纤维膜的理化性能、亲疏水性和热力学学性能。

1.2·醋酸纤维素

醋酸纤维素（Cellulose Acetate,缩写为CA，或称为乙酸纤维素，纤维素乙酸酯），其分子式为[C6H7O2(OH)3-m(OOCCH3)m], m = 0~3，结构式如图1-1。CA使纤维素的乙酸酯，在1865年被首次制备。1904年，Mile等实验发现，丙酮可以水解部分三醋酸纤维，使醋酸纤维在工业化生产应用迅速发展。1905年，德国Bayer公司开始规模化生产CA，被认为是最早进行纤维素衍生物商品生产、发展的纤维素有机酸酯。1920至今，醋酸纤维已被广泛研究并应用于工业生产。而我国CA生产研究已有30多年的历史，多数用作熔融纺丝、相片基料和电影胶片^[2]。CA的选择性高、耐氯性高、透水性好、材料便宜易得等特点，又被广泛应用于膜材料。由于CA具有较好的选择吸附性，在不改变香烟口感的条件下能有效吸附香烟中的焦油及有害微粒，因此被用于香烟滤嘴的过滤材料^[3]。另外CA还可以制备纺织纤维和塑料，广泛应用在我们的日常生活中。

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