DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2020.110245
近年來，絲素蛋白（SF）和聚羥基脂肪酸酯（PHA）因其獨特的生物降解性和生物相容性而受到越來越多的關注。旨在將SF或PHA基材料用作生物材料的研究引起了人們的極大興趣，但是關于SF/PHA復合材料的研究卻很少。含不同3-羥基戊酸酯（HV）比例的聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯)（PHBV）共聚物是PHAs中使用最廣泛的。在本研究中，采用靜電紡絲法制備了SF/PHBV復合納米纖維。首先探討了SF/PHBV混合溶液的穩定性。通過傅里葉變換紅外（FTIR）光譜研究了由SF溶液和PHBV溶液混合引起的沉淀物的組成。使用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察了電紡SF/PHBV復合納米纖維的形態。純PHBV、純SF、SF/PHBV（溶質SF/PHBV的含量比（w/w）為10/1）和SF/PHBV（溶質SF/PHBV的含量比（w/w）為4/1）納米纖維的平均直徑分別為495.12±82.27、67.88±14.52、171.10±40.38和149.70±28.57nm。為探討靜電紡絲參數對電紡SF/PHBV（10/1）復合納米纖維紡絲穩定性和形態的影響，設計了單變量分析實驗。當外加電壓為15kV，進料速度為0.3mL/h，針尖到收集器的距離為13cm時，SF/PHBV（10/1）復合納米纖維具有良好的紡絲穩定性、均勻性和可成型性。除FTIR分析外，還使用X射線衍射（XRD）探究了電紡SF/PHBV復合納米纖維的結構。隨著PHBV含量的增加，SF/PHBV復合納米纖維的結晶度得以提高。熱重分析（TGA）結果表明，SF的熱穩定性優于PHBV。隨著PHBV含量的增加，SF/PHBV復合納米纖維的熱穩定性下降。
圖1.（a）PU/PEG同軸靜電紡絲膜的制備過程示意圖，（b-f）SEM圖像顯示了具有不同PEG濃度的PU/PEG同軸靜電紡絲膜的形態（b：PU；c：PU/PEG40；d：PU/PEG50；e：PU/PEG60；f：PU/PEG70），（g）TEM圖像顯示了PU/PEG70同軸靜電紡絲纖維的形態，（h-i）純PEG、純PU和具有不同PEG濃度的PU/PEG膜
的FTIR光譜圖以及（j）WAXD圖。
圖2.DSC曲線顯示（a）純PU和具有不同PEG濃度的PU/PEG同軸電紡膜的熔融和（b）結晶行為，（c）紅外熱成像圖顯示純PU和PU/PEG同軸電紡膜在90℃加熱階段的表面溫度變化，溫度隨時間的變化如圖（d）所示。
圖3.純PU和PU/PEG同軸電紡膜的DMA曲線。（a）儲能模量與溫度的關系，（b）tanδ與溫度的關系，（c）純PU和PU/PEG同軸電紡膜的拉伸應力-應變曲線，（d）比較不同膜樣品之間的拉伸性能，（e）數碼照片顯示PU/PEG70膜（0.16g）可以承載20g。
圖4.（a）數碼照片顯示PU/PEG同軸電紡膜從暫時彎曲的形狀恢復為原始的筆直形狀；（b）形狀恢復率隨恢復時間的增加而演變；（c）示意圖顯示PU/PEG同軸電紡膜在加熱、形狀變形、形狀固定和形狀恢復過程中的微觀結構演變。
圖5.（a）數碼照片顯示PU/PEG70微孔膜的宏觀定形和形狀恢復，（b）透濕性模擬測量。將三種不同狀態的PU/PEG70微孔膜覆蓋在裝有HCl液體的玻璃瓶上，（c）POM圖像顯示在形狀固定和形狀恢復過程中PU/PEG70膜的微孔演變，（d）示意圖表明記憶效應對PU/PEG微孔膜微孔和透濕性的影響。
圖6.（a）在50℃下，紅外熱圖像顯示人體表面上棉織物（左）和PU/PEG70微孔膜（右）的溫度分布和形狀變化。（b）棉織物和PU/PEG70膜的表面溫度隨時間的變化。（c）具有自適應透氣性和熱調節功能的PU/PEG同軸電紡膜的示意圖。
微信二維碼
