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Materials Today Communications:基于聚乙烯醇/壳聚糖的吸水气体辅助电纺纳米纤维的制备与表征
2020/7/28 17:11:20 易丝帮

DOI:10.1016/j.mtcomm.2020.101489

吸水纳米纤维是由聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CS)溶液通过气体辅助静电纺丝以180 µL.min-1的纺丝速度制成的。与典型的静电纺丝相比,气体辅助静电纺丝是一种具有理想生产率的功能性方法。制备了不同体积比的PVA/CS纳米纤维垫,以评估其最终结构。掺入柠檬酸(CA)作为交联剂以形成不溶性纳米纤维结构。经测定浓液的最佳体积比为70/30(含0.05%柠檬酸)。采用热后处理构建了聚合物网络水凝胶。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热法(DSC)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、溶胀行为以及流变机械光谱(RMS)等一系列表征方法对所得纳米纤维/水凝胶的特性进行了评估。结果表明,平均纤维直径约为80 nm的PVA/CS纳米纤维具有最强的吸水能力(在pH=5时高达9,000%)和高溶胀率,以及均一的结构,被认为是防汗吸收剂和生物医学应用的潜在候选材料。

 

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图1.在这项工作中应用的气体辅助静电纺丝装置的总体方案。


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图2.影响所制备溶液的粘度和电导率的变量:A)1wt%CS的乙酸浓度,B)PVA浓度和C)PVA/CS体积比。


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图3.通过气体辅助静电纺丝定制不同浓度(8、9和10wt%)PVA纳米纤维的SEM图像以及纤维直径分布。


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图4.通过气体辅助静电纺丝定制不同体积比的非织造PVA/CS纳米纤维的SEM图像,及其与之相关的纤维直径分布。


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图5.体积比为75/25的气体辅助静电纺丝PVA/CS纳米纤维的TEM图像,两种放大倍率:(A)60 kx和(B)40 kx。


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图6.PVA粉末、CS粉末、PVA/CS纳米纤维和PVA/CS+CA纳米纤维的DSC热分析图。


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图7.PVA粉末、CS粉末、PVA/CS纳米纤维、固化前的PVA/CS+CA纳米纤维和固化后的PVA/CS+CA纳米纤维的FTIR光谱


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图8.PVA/壳聚糖+CA的可能机理。


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图9.影响PVA/CS纳米纤维水凝胶溶胀百分比的变量:(A)固化温度,(B)交联剂浓度,(C)固化时间,(D)PVA/CS体积比。


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图10.体积比为70/30,CA浓度为0.05wt%的PVA/CS纳米纤维的SEM图像。(A)固化前,(B)固化后,(C)溶胀和干燥后以100倍放大,以及(D)溶胀和干燥后以500倍放大。


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图11.PVA/CS纳米纤维水凝胶在不同条件下的溶胀行为:(A)体积比,(B)CA浓度,(C)pH值,(D)温度和(E)与去离子水相比的人工汗液。


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图12.在(1)盐溶液和(2)去离子水中溶胀的纳米纤维的流变学测量:A)储能模量(G')的应变依赖性以及B)储能模量(G')和损耗模量(G”)的角频率依赖性。


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