| 简介： |
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董存海, 袁晓燕*
（天津大学材料科学与工程学院, 300072, Email: yuanxy@tju.edu.cn）
静电纺丝可以是熔融法或溶液法，但目前多采用溶液法。其原理是将聚合物溶液置于注射器或毛细管中，对溶液施加几千甚至上万伏的高压，处于毛细管出口的溶液液滴带电，当静电排斥力大于溶液的表面张力时则形成喷射细流，细流不断被牵引和拉伸，同时溶剂挥发，最终在接收屏上形成超细纤维无纺织物。纤维的形貌和直径受溶液性质（溶液浓度、表面张力、导电率等）和操作参数（电压、流量、接收距离等）以及环境因素（空气流速、环境温度和湿度等）的影响[1]。由静电纺丝形成的纤维，直径可为几个纳米至几百个纳米，比传统纺丝得到的纤维细百倍以上，具有很高的比表面积，其无纺织物有高的孔隙率，因此，近几年来，静电纺丝受到人们越来越多的关注。日前已有几十种聚合物通过此方法获得超细纤维甚至纳米纤维，可应用于传感器、导电装置，也可用作组织工程支架、创伤敷料以及药物释放载体。
可生物降解聚合物材料近几年被广泛应用于生物医学领域，并得到了很大的发展。胶原、聚己内酯、聚乙交酯、聚丙交酯及乙交酯与丙交酯的共聚物已成功地由静电纺丝法获得超细纤维多孔结构物，并用作组织工程支架培养细胞，形成较好的细胞外基质[2]。聚丙交酯具有很好的生物降解性和生物相容性，已获得了美国FDA的批准应用于医学领域。本文以聚-d,l-丙交酯（PDLLA）为原料，以N,N-二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂进行静电纺丝，探究不同条件下纤维形貌的变化。
溶剂的影响
在静电纺丝中，溶剂的选择是一个重要的环节。对于PDLLA，丙酮作为溶剂时，由于丙酮沸点低（56°C），挥发速度快，得到的纤维直径为700 nm~900 nm或更大，而且由于残留溶剂较多，溶剂挥发后，使纤维呈带状[3]。DMF沸点为153°C，且为强极性溶剂（如Table 1所示），所得纤维直径为450 nm左右 [如Fig. 1(b)所示]。
浓度的影响
由浓度为20%（质量百分比，下同）的溶液得到有少量梭形珠状的纤维[Fig. 1(a)]，而由浓度为25%的溶液所得纤维表面光滑，粗细均匀[Fig. 1(c)]。浓度增大，纤维直径明显变细。溶液浓度为22%、25%时，纤维平均直径分别为455±95 nm (n =20)和377±60 nm (n =20), 且纤维的直径分布变窄，并高度取向排列。
电导率的影响
由静电纺丝的原理知道，电导率的影响在静电纺丝过程中有很重要的作用。在溶液中加入一定量的有机盐三乙基苯氯化铵（TEBAC），溶液的电导率大大提高，所以使得纤维直径大大降低。浓度为22%的溶液中加入1%的TEBAC，溶液的电导率由原来的2.1 μS/cm提高到8.8×102 μS/cm，纤维平均直径从455±95 nm (n = 20) 减小至168±46 nm (n = 20)[Fig. 1(d)]。
参考文献
[1] Deitzel DJ, Kleinmeyer JD, Hirvonen JK, et al. Polymer, 2001, 42(19): 8163-8170.
[2] Matthews JA, Wnek GE, Simpson DG, et al. Biomacromolecules, 2002, 3(2): 232-238.
[3] 袁晓燕, 董存海, 赵瑾, 等, 天津大学学报, 2003, 36, 印刷中.
致谢 本工作得到国家自然科学基金资助(50273027)，联系人：袁晓燕。 |
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