溶胶凝胶法制备有机物/SiO2-TiO2功能杂化纤维的研究

摘要

有机无机杂化材料是一种将有机组分和无机组分在纳米甚至分子尺度上相结合的新型复合材料,兼具两种组分的优点。与传统方法相比,采用溶胶凝胶法制备有机无机杂化功能纤维材料具有纤维制品均匀度高、工艺简单且可重复性好、反应过程易于控制等诸多优点,在制备耐火纤维、光学纤维、生物医用纤维和其他功能纤维领域具有潜在的应用前景。基于此,本文主要工作如下:
　　 (1)以正硅酸乙酯(TEOS)、钛酸正丁酯(TBT)和蔗糖为原料,利用溶胶凝胶法制备蔗糖／SiO2-TiO2杂化纤维,并对杂化纤维在1000～1500℃进行碳热还原处理。研究了杂化溶胶的可纺丝性能。通过FTIR、XR-D、TG、SEM等测试研究了杂化纤维及杂化纤维碳热还原处理产物的化学组成和微观结构。研究表明,杂化纤维经1500℃下碳热还原反应转变为SiC／Ti(C,N)复合陶瓷纤维。
　　 (2)以尼龙-6作为有机组分,以溶胶凝胶法制备的SiO2-TiO2溶胶作为无机组分,采用静电纺丝法制备出具有一定紫外光吸收性能的尼龙-6／SiO2-TiO2杂化纳米纤维。分析了产物纤维的结构和性能并研究了杂化溶胶中硅钛比例对产物纤维微观形态的影响,结构表明随着TiO2含量的增加纤维直径变大,直径分布变宽；同时纤维的紫外光吸收能力也随着TiO2含量的增加而变强。
　　 (3)通过对PEG端基处理,得到端基为-Si(OEt)3的PEG；再使其水解缩合,并加入少量TiO2溶胶参与缩合反应,得到PEG／SiO2-TiO2杂化纺丝液。采用消炎杀菌类药物头孢唑啉钠为包裹药物,加入杂化纺丝液中,静电纺丝制备了杂化载纳药米纤维膜,并研究了杂化载药纤维膜的在pH值为7.4的磷酸盐缓冲液中的药物释放性能。结果表明,杂化载药纤维膜在药物释放初期释放速率较高,随着浸泡时间的增加,释放速率显著降低,并最终接近一恒定值。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1 有机-无机杂化材料

1.1.1 有机-无机杂化材料简述

1.1.2 有机-无机杂化材料的优点

1.1.3 有机无机杂化材料的制备方法

1.2 溶胶凝胶法制备杂化纤维

1.3 静电纺丝工艺

1.4 功能纤维

1.4.1 功能纤维简介

1.4.2 功能纤维种类

1.5 本课题的研究内容与意义

1.5.1 课题来源

1.5.2 课题研究内容

1.5.3 论文创新点

第二章 蔗糖/SiO2-TiO2杂化纤维前驱体法制备SiC/Ti(C,N)陶瓷纤维

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 实验药品

2.2.2 实验仪器

2.2.3 实验步骤

2.2.4 测试与表征手段

2.3 结果与讨论

2.3.1 反应机理

2.3.2 杂化溶胶黏度变化与纺丝性能

2.3.3 杂化纤维的结构表征

2.3.4 杂化纤维碳热还原产物的结构表征

2.4 本章小结

第三章 静电纺丝法制备尼龙-6/SiO2-TiO2杂化纳米纤维

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验药品

3.2.2 实验仪器

3.2.3 实验步骤

3.2.4 测试与表征手段

3.3 分析与讨论

3.3.1 杂化电纺纤维的FTIR光谱分析

3.3.2 杂化电纺纤维的XRD谱图分析

3.3.3 杂化电纺纤维的DSC曲线分析

3.3.4 杂化电纺纤维的TG曲线分析

3.3.5 杂化电纺纤维的UV-Vis谱图分析

3.3.6 杂化电纺纤维的SEM照片分析

3.4 本童小节

第四章 静电纺丝法制备PEG/SiO2-TiO2杂化纳米纤维膜及其药物缓释性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验药品

4.2.2 实验仪器

4.2.3 实验步骤

4.2.4 测试与表征手段

4.3 分析与讨论

4.3.1 反应机理

4.3.2 FTIR谱图分析

4.3.3 SEM照片分析

4.3.4 DSC曲线分析

4.3.5 UV-Vis曲线分析

4.3.6 药物释放曲线分析

4.4 本章小结

第五章 总结

参考文献

攻读硕士期间发表的论文