改性多糖納米纖維的制備及表征.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文以木薯淀粉(CS)和魔芋葡甘聚糖(KGM)為原料,通過酸水解制備了不同相對分子質(zhì)量的淀粉(AHCS),然后通過自由基聚合反應(yīng)制備了AHCS接枝苯乙烯(St)(AHCS-g-St)、苯乙烯(St)/丙烯酸丁酯(BA)(AHCS-g-St/BA)共聚物和KGM接枝St/BA共聚物(KGM-g-St/BA),利用紅外光譜(FTIR),熱重分析(TGA)、X射線衍射儀(XRD)和掃描電鏡(SEM)對接枝共聚物進行了表征,通過靜電紡絲技術(shù)制備

2、了接枝共聚物的納米纖維,此外,還通過同軸靜電紡絲技術(shù)制備了以接枝共聚物為殼層,聚己內(nèi)酯(PCL)為核層的核殼納米纖維,探究了核殼纖維對鈾離子(U(Ⅵ))的吸附性能,最后測試了不同纖維膜的力學(xué)性能和疏水性能,研究結(jié)果表明:
  (1)隨著酸水解溫度的升高,AHCS的相對分子質(zhì)量逐漸減小;FTIR表明淀粉酸水解的過程沒有產(chǎn)生新的基團,且證實了St能夠接枝在淀粉結(jié)構(gòu)上;TGA表明AHCS的初始分解溫度隨著酸水解溫度的升高逐漸降低,接枝淀

3、粉的熱分解中包含聚苯乙烯的分解,說明苯乙烯成功接枝在淀粉骨架上;SEM顯示酸水解過程使淀粉的表面結(jié)構(gòu)被破壞,且酸水解溫度越高,破壞程度越大,接枝淀粉的表面出現(xiàn)微納米孔洞;XRD結(jié)果表明AHCS和接枝淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)均發(fā)生了改變。
  (2)隨著溶液濃度的增加,70℃時水解淀粉的接枝共聚物(70℃-AHCS-g-St)靜電紡絲所得到的纖維形貌從有大量珠狀變得更加均勻;電壓在15kV時得到相對均勻的無珠結(jié)的纖維;隨著流速的增加,纖維的直

4、徑逐步增加;收集距離對纖維的直徑具有雙重的影響;隨著針頭內(nèi)徑的增加,纖維的直徑分布變寬;環(huán)境溫度從20℃升高至50℃,纖維的直徑逐步減小,在60℃時直徑又增大。AHCS-g-St共聚物靜電紡絲膜的疏水性大于其流延膜的疏水性,接近超疏水性。
  (3)FTIR表明St和BA能夠同時接枝在AHCS上;接枝改性后,酸水解淀粉的熱穩(wěn)定性提高;接枝共聚物的表面更加的致密;隨著酸水解淀粉接枝苯乙烯/丙烯酸丁酯共聚物溶液濃度的升高,溶液粘度和表

5、面張力均增加,且在濃度為6%時,靜電紡絲可以得到形貌較好的纖維;隨著電壓的增加,纖維的平均直徑先減小后增大;隨著流速的增加,纖維的平均直徑增大;隨著接收距離的增加,纖維的平均直徑無規(guī)律性的變化;隨著針頭內(nèi)徑的增大,纖維的平均直徑逐漸增大;環(huán)境溫度在30℃時能夠得到形貌較均勻的纖維,其他溫度下有粘結(jié)和珠狀結(jié)構(gòu)的出現(xiàn);接枝共聚物的接觸角為127.72°,遠大于AHCS的25.6°,疏水性明顯提高。
  (4)在AHCS接枝St/BA共

6、聚物與PCL制備核殼纖維的研究中,隨著核層PCL濃度的增加,珠狀纖維逐漸減少,最后形成無珠粒纖維,且纖維的平均直徑逐漸增大,隨著核層PCL流速的增加,纖維的平均直徑先減小后增大;通過對核殼纖維的透射電鏡(TEM)和纖維斷面SEM觀察可以清晰的看到核殼結(jié)構(gòu);FTIR和TGA表明核殼纖維膜中同時含有接枝共聚物和PCL;核殼結(jié)構(gòu)纖維膜的拉伸強度為1.575Mpa,彈性模量為12.63MPa。相對于單軸靜電紡接枝共聚物和PCL纖維膜,核殼結(jié)構(gòu)纖

7、維膜的力學(xué)性能明顯提高。核殼纖維膜對鈾離子(U(Ⅵ))的吸附性能表明:溶液pH、吸附時間、核殼纖維膜用量、U(Ⅵ)初始濃度等因素對吸附效果均有影響。在pH為4、溫度為25℃,核殼纖維膜用量為0.2g、吸附時間為450min的條件下,U(Ⅵ)的去除率相對較高。隨溶液初始濃度的增大,U(Ⅵ)的吸附率逐漸減小。
  (5)FTIR和TGA分析表明St和BA能夠同時接枝在KGM骨架上;SEM表明KGM-g-St/BA共聚物的表面更加疏松;

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