改性石墨烯-碳纳米管-聚羟基丁酸酯复合纳米纤维膜的制备与性能研究

摘要

静电纺丝技术是利用外加电场制备直径在亚微米级的纤维的一种简单方便的技术。它不仅适用于合成高聚物也适用于天然高聚物。用静电纺丝的方法制备的聚羟基丁酸酯纳米纤维具有纤维直径小，比表面积高的特点，并且具有良好的生物相容性和生物降解性，可作为组织工程的支架、伤口包扎材料和药物释放的载体。但是由于其力学性能差，在实际使用中脆性很大，韧性差，容易发生脆裂，这些都严重制约了它的应用。可以通过添加具有优异力学性能的石墨烯和碳纳米管作为增强体来改善聚羟基丁酸酯的力学性能。本论文主要进行以下三个方面的工作:
　　(1)利用十八胺与氧化石墨烯上的环氧基之间的亲核加成反应，制备出十八胺改性石墨烯，改善了氧化石墨烯在三氯甲烷中的分散性。以三氯甲烷/DMF为溶剂，将改性石墨烯分散在聚羟基丁酸酯的纺丝液中进行静电纺丝，制备出改性石墨烯/聚羟基丁酸酯复合纳米纤维膜。研究了改性石墨烯的加入对改性石墨烯/聚羟基丁酸酯复合纳米纤维膜化学结构，结晶结构，热稳定性，接触角以及力学性能的影响。
　　(2)以EDC/NHS为缩合剂，利用十八胺与羧基化多壁碳纳米管之间的酰胺化反应，制备出十八胺改性碳纳米管，提高了羧基化多壁碳纳米管在三氯甲烷中的分散稳定性。以三氯甲烷/DMF为溶剂，将改性碳纳米管分散在聚羟基丁酸酯的纺丝液中进行静电纺丝，制备出改性碳纳米管/聚羟基丁酸酯复合纳米纤维膜。研究了改性碳纳米管的加入对改性石墨烯/聚羟基丁酸酯复合纳米纤维膜化学结构，结晶结构，热稳定性，接触角以及力学性能的影响。
　　(3)以三氯甲烷/DMF为溶剂，将改性石墨烯和改性碳纳米管同时分散在聚羟基丁酸酯的纺丝液中进行静电纺丝，制备出改性石墨烯/改性碳纳米管/聚羟基丁酸酯复合纳米纤维膜。研究了改性石墨烯和改性碳纳米管的加入对改性石墨烯/改性碳纳米管/聚羟基丁酸酯复合纳米纤维膜化学结构，结晶结构，热稳定性，接触角以及力学性能的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 静电纺丝

1．1．1 静电纺丝技术概述

1．1．2 静电纺丝的装置及原理

1．1．3 静电纺丝的影响因素

1．1．4 静电纺丝纳米纤维的应用

1．2 聚羟基丁酸酯简介

1．2．1 聚羟基丁酸酯

1．2．2 PHB的性质

1．2．3 PHB的应用

1．3 石墨烯简介

1．3．1 石墨烯

1．3．2 氧化石墨烯

1．3．3 氧化石墨烯的功能化修饰

1．4 碳纳米管

1．4．1 碳纳米管的功能化修饰

1．5 石墨烯、碳纳米管在静电纺丝中的研究现状

1．6 本课题的研究内容及意义

第二章 改性石墨烯／聚羟基丁酸酯复合纳米纤维膜的制备及性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料与仪器

2．2．2 改性石墨烯的制备

2．2．3 改性石墨烯／聚羟基丁酸酯复合纳米纤维膜的制备

2．3 性能测试与表征

2．3．1 扫描电镜测试(SEM)

2．3．2 红外光谱测试(FTIR)

2．3．3 拉曼光谱测试(Raman)

2．3．5 X-射线衍射测试(XRD)

2．3．6 热重分析(TG)

2．3．9 力学性能测试

2．4 结果与讨论

2．4．1 改性石墨烯的研究

2．4．2 改性石墨烯／聚羟基丁酸酯纳米纤维膜的研究

2．5 本章小结

第三章 改性碳纳米管／聚羟基丁酸酯复合纳米纤维膜的制备及性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料与仪器

3．2．2 改性碳纳米管的制备

3．2．3 改性碳纳米管／聚羟基丁酸酯复合纳米纤维膜的制备

3．3 性能测试与表征

3．3．1 扫描电镜测试(SEM)

3．3．2 红外光谱测试(FTIR)

3．3．3 拉曼光谱测试(Raman)

3．3．7 接触角测试

3．3．8 力学性能测试

3．4 结果与讨论

3．4．1 改性碳纳米管的研究

3．4．2 改性碳纳米管／聚羟基丁酸酯复合纳米纤维膜的研究

3．5 本章小结

第四章 改性石墨烯与改性碳纳米管在聚羟基丁酸酯复合纳米纤维膜中的协同作用

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料与仪器

4．2．2 改性石墨烯／改性碳纳米管／聚羟基丁酸酯复合纳米纤维膜的制备

4．3 测试与表征

4．3．1 扫描电镜测试(SEM)

4．3．2 红外光谱测试(FTIR)

4．3．4 热重分析(TG)

4．3．5 接触角测试

4．3．6 力学性能测试

4．4 结果与讨论

4．4．1 复合纳米纤维膜扫描电镜分析

4．4．2 复合纳米纤维膜红外光谱分析

4．4．3 复合纳米纤维膜X-射线衍射分析

4．4．4 复合纳米纤维膜热稳定性分析

4．4．5 复合纳米纤维膜水接触角测试分析

4．4．6 复合纳米纤维膜力学性能分析

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

发表论文及参加科研情况

致谢