载银离子多孔纳米纤维制备及抗菌性能研究

摘要

随着纳米科技的发展，人们对于纤维材料的要求越来越高，如何得到高性能、高附加值的纤维材料产品是近年来研究的重要方向之一。在纤维材料体系中，多孔纳米纤维以其高孔隙率、高比表面积、高表面活性等特点在化学工程、电子工程和生物医药等方面显示出巨大优势，具有广阔的应用前景。本文采用静电纺丝技术，通过调控纺丝工艺参数来制备多孔纳米纤维，并在制备过程中添加银离子以获得具有抗菌效果的载银离子多孔纳米纤维，从而对其抗菌效果及银离子的释放进行研究。
　　本文首先研究了静电纺丝工艺参数对多孔纳米纤维的影响，通过调节不同的纺丝参数来确定最优的纺丝工艺参数，并通过对纤维膜的力学性能测试及孔隙率计算，分析了多孔结构对纤维性能的影响。
　　接着，本文采用在纺丝溶液中添加硝酸银晶体的方法将银离子引入多孔纳米纤维中，并通过 TG-DTA热重分析法和红外光谱图确定了硝酸银的引入，研究了在不同载银量情况下纤维力学性能、孔隙率和多孔结构等变化情况。研究表明，纤维膜载银量增加时，其自身的断裂伸长率会先随之增加再逐渐下降，断裂强度则基本不发生变化；而纤维膜的孔隙率在加入银离子后依然保持在90％左右的范围，但其孔径减小，孔数目增加；当载银量超过3%时，纤维表面的多孔结构会随着银离子含量的增加而逐渐减少。
　　此外，本文分别对载银量不同的聚乳酸多孔纤维膜进行了大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抗菌实验。实验表明，随着银离子的引入纤维膜的抗菌性能得到了大幅度提升，且抑菌率与银离子含量有着密切的关系，最高抑菌率可以达到95%以上；结果同时显示具备多孔结构的纤维膜抗菌性能较无孔结构纤维膜更加优良。
　　最后，本文采用等离子体发射光谱仪测定了纤维膜银离子的释放量，确定了银离子释放量与其银离子含量的关系，并对纤维内部的银离子释放机理进行了一定的研究，为后续研究奠定了理论基础。此外，银离子释放量的测试表明多孔结构相对光滑结构来说能够促进纤维膜在短时间内大量释放出银离子，提升杀菌效果。

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第一章 绪 论

1.1纳米材料及应用

1.2多孔材料及应用

1.3静电纺多孔纳米材料

1.4银离子抗菌性能

1.5载银离子纤维制备方法

1.6本论文研究的意义及内容

第二章 静电纺丝参数对制备多孔PLA的影响

2.1引言

2.2实验部分

2.3实验结果与分析讨论

2.4本章小结

第三章 载银离子多孔PLA纤维的制备

3.1引言

3.2实验部分

3.3实验结果分析与讨论

3.4本章小结

第四章 载银离子多孔纤维膜抗菌性能研究

4.1引言

4.2载银离子多孔聚乳酸纤维膜抗菌定量测试

4.3载银离子多孔PLA纤维膜银离子释放

4.4载银离子多孔纤维银离子释放机理

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1全文结论

5.2论文存在的不足及改进计划

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢