亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        高密度殼聚糖溶液流變性能及可紡性研究

        2013-12-08 07:22:56邵梅玲
        合成纖維工業(yè) 2013年4期
        關(guān)鍵詞:中空紡絲殼聚糖

        邵梅玲,楊 慶*

        (1.東華大學(xué)纖維材料改性國家重點實驗室,上海201620;2.東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,上海201620)

        殼聚糖是甲殼素脫乙?;漠a(chǎn)物,具有優(yōu)異的生物性能,在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域倍受人們的關(guān)注[1];同時,人們對其物理與化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究也得到了極大的發(fā)展。殼聚糖是線性高分子,具有可紡性,經(jīng)常被紡制成纖維加以利用[2-3]。高密度殼聚糖(HDC)是殼聚糖的衍生物,具有比殼聚糖更明顯的降血脂的作用而成為組織工程領(lǐng)域的研究熱點之一[4],而對其在濕法紡絲領(lǐng)域的研究鮮見報道。作者采用的HDC其密度是普通殼聚糖2~3倍,相對分子質(zhì)量較低,最高溶解濃度較普通殼聚糖高,研究了其紡絲溶液的流變性能。并采用濕法紡絲制得HDC中空纖維,探討了不同紡絲參數(shù)對紡絲效果的影響,并對HDC中空纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)、熱學(xué)性能進行了研究。

        1 實驗

        1.1 原料和試劑

        HDC:醫(yī)用級,堆積密度大于0.6 g/mL,脫乙酰度為90%,黏均相對分子質(zhì)量為6.81×105,浙江金殼生物化學(xué)有限公司提供;乙酸、氫氧化鈉(NaOH)、乙醇:分析純,國藥集團化學(xué)試劑有限公司提供。

        1.2 HDC紡絲漿液的制備

        首先稱取一定體積的質(zhì)量分數(shù)為2%乙酸水溶液置于三口燒瓶中,再稱取適量的HDC粉末加入,溶解至黃色均勻透明的溶液,分別配制HDC質(zhì)量分數(shù)為2%~6%的不同溶液。采用高速離心機離心15 min進行脫泡處理,離心速度3 500 r/min,即制得黃色透明的HDC紡絲漿液。

        1.3 紡絲漿液的流變性實驗

        采用美國TA公司的ARES-RFS型高級旋轉(zhuǎn)流變儀,在振蕩模式下,選用平行板測量系統(tǒng)(平行板直徑5 cm,板間距1 mm),對試樣進行穩(wěn)態(tài)流變測試和動態(tài)頻率掃描,漿液中HDC的質(zhì)量分數(shù)為2% ~6%。穩(wěn)態(tài)流變測試條件:剪切速率(˙γ)為0.1~100 s-1,溫度20~70℃;動態(tài)頻率掃描:在線性粘彈區(qū)范圍內(nèi),應(yīng)變?yōu)?%,角頻率(ω )為0.1~200 rad/s,溫度為 20~70 ℃,頻率掃描均采用由高頻到低頻的方式。每次測試均使用新試樣,對暴露在平板外地溶液表面涂上硅油,進行油封。

        1.4 HDC中空纖維的制備

        采用自制的中空纖維濕法紡絲裝置制備HDC中空纖維。該套設(shè)備主要包括芯液控制系統(tǒng)、紡絲液擠出系統(tǒng)以及凝固卷繞系統(tǒng)。紡絲條件為:紡絲漿液為質(zhì)量分數(shù)5%的HDC/乙酸溶液;紡絲溫度為室溫;推進泵擠出速度為300 mL/h;凝固浴分別為質(zhì)量分數(shù)5%,3%的NaOH/乙醇溶液(質(zhì)量比1/1),制得的HDC中空纖維分別標記為 HDC-1,HDC-2。

        1.5 分析測試

        紅外光譜(FTIR)分析:使用NEXUS 670型傅里葉變換紅外光譜儀對HDC中空纖維進行表征,采用衰減全反射(ATR)附件進行掃描測試。

        熱穩(wěn)定性:使用美國Netzsch公司TG 309F1型熱重分析儀對中空纖維進行熱失重(TG)分析。

        力學(xué)性能:用東華大學(xué)XD-1型纖維細度儀測試纖維線密度。用萬能材料試驗機測定纖維的力學(xué)性能,夾持長度為20 mm。

        掃描電鏡(SEM)分析:用JEOL日本電子株式會社JSM-5600LV型掃描電子顯微鏡對中空纖維斷面形態(tài)進行觀察。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 紡絲漿液的穩(wěn)態(tài)流變行為

        2.1.1 紡絲漿液表觀黏度(ηa)與溫度的關(guān)系

        從圖1可以看出,不同濃度的HDC紡絲漿液的ηa均隨著溫度的升高呈下降趨勢。這是因為高分子溶液中長分子鏈間易發(fā)生纏結(jié),其ηa較高,但隨著溫度的升高,體系吸收熱能,為大分子鏈段的滑移提供能量,其活動能力增強,分子運動加快,鏈間纏結(jié)點減少,自由體積增大,宏觀表現(xiàn)就是流動性提升以及ηa的下降。因此,應(yīng)采用盡可能低的加工溫度,以避免高溫對HDC相對分子質(zhì)量造成的破壞。

        圖1 不同濃度的HDC紡絲液ηa與溫度的關(guān)系Fig.1 Relationship between ηaand temperature for HDC spinning solutions of different concentrations

        2.1.2 紡絲漿液ηa與˙γ的關(guān)系

        從圖2可看出,溫度為20~60℃時,HDC紡絲溶液的ηa隨著˙γ的增加呈下降趨勢,因此可以斷定該溶液屬于剪切變稀的假塑性流體。在高聚物溶液內(nèi)部存在大量分子鏈間纏結(jié)點,隨著˙γ的增加,開始解纏結(jié)并沿流動方向取向,使其解開速度大于重建速度,分子鏈的活動空間增大,流動性增加,同時取向也使大分子鏈間相對流動的阻力減小,ηa下降;另外,隨著˙γ的增加,分子鏈還發(fā)生脫溶劑化,使其有效尺寸變小,從而使大分子間的相對運動較為容易,溶液的 ηa降低[5-6]。

        圖2 HDC紡絲液的ηa與˙γ的關(guān)系Fig.2 Relationship between ηaand˙γ for HDC spinning solutions紡絲漿液中HDC質(zhì)量分數(shù)為5%。

        從圖2還可看出,當(dāng)˙γ一定時,溶液的ηa隨溫度的升高反而降低,這是因為隨溫度的升高,分子間熱運動加劇,活動能力增強,且分子間的自由體積膨脹,使分子間相互摩擦力減小,鏈段更易于活動,流動性增加,從而使溶液ηa下降。

        2.1.3 非牛頓指數(shù)(n)

        從圖3可看出,HDC質(zhì)量分數(shù)為5%,20~70℃下,n均小于1,進一步證明其為假塑性流體。隨著溫度的升高,n變大。正如之前所述,隨著溫度的升高會導(dǎo)致溶液的ηa下降,因此溶液的流動性能改善,溶液的流動更接近于牛頓流體。

        圖3 HDC紡絲溶液的n與溫度的關(guān)系Fig.3 Relationship between n and temperature for HDC spinning solution

        2.1.4 結(jié)構(gòu)黏度指數(shù)(△η)

        從表1可知,隨著漿液HDC濃度的提高,△η增大,可紡性看似越來越差。但實驗結(jié)果表明,并不是△η越小,紡絲的擠出狀態(tài)越好。質(zhì)量分數(shù)較低時,溶液的ηa過小,在擠出過程中漿液會呈液滴狀滴下;而當(dāng)含量較高時,溶液失去流動性,形成凝膠狀,擠出困難。實驗表明,HDC質(zhì)量分數(shù)為5%時,紡絲過程順利進行,擠出的漿液在凝固浴中擴散均勻,不會出現(xiàn)斷絲。

        表1 △η與可紡性的關(guān)系Tab.1 Relationship between △η and spinnability

        從表2可看出,隨著溫度的升高,△η會逐漸變小,但是紡絲時的擠出狀態(tài)并非越來越好。當(dāng)紡絲漿液溫度高于50℃時,漿液在噴絲板的出口處極易發(fā)生漫流而阻塞噴絲板,當(dāng)達到70℃時,漿液呈液滴狀滴下。這是由于溫度升高,大分子的運動能量不斷加強,分子間力變小,漿液的表面張力也逐漸變小而呈現(xiàn)液滴型,破壞了其可紡性。

        表2 不同溫度下紡絲漿液的△ηTab.2 △η of spinning solution at different temperatures

        2.2 紡絲漿液的動態(tài)流變性能

        由圖4可見,在相同的ω下,隨著溫度的提高,HDC紡絲溶液的儲能模量(G')、和動態(tài)復(fù)數(shù)粘度(η*)降低,損耗因子(tanδ)隨之增大。損耗模量(G″)與ω的關(guān)系曲線與G'的相同。這說明隨著溫度的升高,分子鏈活動能力增強,鏈間的纏結(jié)和聚集作用減弱,溶液的粘彈響應(yīng)減弱。在ω為0.1~200 rad/s,隨著ω的升高,體系的G'和G″增大,η*和tanδ隨之降低。ω變化對溶液的η*影響很大,隨著ω的升高,溶液的動態(tài)黏度呈直線型下降,表現(xiàn)出明顯的剪切變稀,這與該體系穩(wěn)態(tài)流變行為相類似。此外,體系的動態(tài)流變參數(shù)與ω關(guān)系曲線可知,升高溫度對體系的動態(tài)流變行為貢獻不大。在后續(xù)的實驗中,以HDC質(zhì)量分數(shù)為5%的紡絲液在20~30℃進行濕法紡絲得到HDC中空纖維,對其結(jié)構(gòu)與性能進行進一步的研究。

        圖4 不同溫度下HDC紡絲溶液動態(tài)流變參數(shù)與ω的關(guān)系Fig.4 Relationship between dynamic rheological parameters and ω for HDC spinning solutions紡絲溶液HDC質(zhì)量分數(shù)為5%。

        2.3 HDC中空纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)

        從圖5可以看出,紡絲前后的HDC化學(xué)結(jié)構(gòu)上沒有較大的差別,特征吸收峰基本一致。主要的區(qū)別在N—H的伸縮及彎曲振動吸收峰與C—O的伸縮振動峰上,這是由于在HDC溶解再在凝固浴中析出的過程中,分子鏈規(guī)整性被破壞,氫鍵作用力減弱,分子中的NH2,C3羥基與C6羥基參與形成氫鍵的數(shù)量減少[7],使得大部分的該基團不受氫鍵的作用力能自由彎曲及搖擺振動,圖譜上在該位置出現(xiàn)較強的吸收峰。這說明整個溶解析出的過程是以物理變化為主,溶劑的主要作用為破壞了HDC分子內(nèi)及分子間的氫鍵,改變其聚集態(tài)結(jié)構(gòu),無任何衍生物的生成。

        圖5 HDC中空纖維的FTIRFig.5 FTIR spectra of HDC hollow fibers

        2.4 HDC中空纖維熱穩(wěn)定性

        從圖6可以看出,HDC中空纖維熱分解的溫度較低,熱穩(wěn)定性低于原料HDC。

        圖6 HDC中空纖維的TG曲線Fig.6 TG curves of HDC hollow fibers

        這是因為HDC其結(jié)晶主要為α晶型,結(jié)構(gòu)比較整齊、緊密,大分子鏈之間氫鍵與范德華作用力較強,因此在加熱情況下相對來說比較穩(wěn)定[10]。而中空纖維分子鏈的規(guī)整性被破壞,結(jié)晶度降低,α晶型部分轉(zhuǎn)為作用力較弱的β晶型,所以熱穩(wěn)定性降低。從圖6還可以看出,在凝固浴質(zhì)量分數(shù)為3%時,制備的中空纖維比在質(zhì)量分數(shù)為5%的凝固浴中制備的纖維熱降解溫度高,熱穩(wěn)定性較好,這也與其結(jié)晶度較高有關(guān)系。

        2.5 HDC中空纖維力學(xué)性能

        從表3可知,凝固浴濃度對纖維的力學(xué)性能有很大的影響,纖維的拉伸強度隨著凝固浴濃度的升高而降低。這主要是因為隨著凝固浴濃度的升高,體系的雙擴散速度上升,固化速度加快,導(dǎo)致凝固過程不均勻,不利于纖維形成較為致密的結(jié)構(gòu),纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)骨架較粗且間結(jié)點密集度較小,因此纖維線密度減小,強度降低,模量減小。

        表3 凝固浴濃度對HDC中空纖維力學(xué)性能的影響Tab.3 Mechanical properties of HDC hollow fibers at different coagulation concentration

        2.6 HDC中空纖維形貌

        從圖7可知,當(dāng)凝固浴的質(zhì)量分數(shù)為5%時,HDC-1中空纖維斷面較為粗糙。這可能是由于NaOH濃度的增大,使凝固浴的活度增大,進入纖維的速度加快,溶劑與非溶劑的交換速率加快,使得生成的纖維結(jié)構(gòu)較為疏松。而當(dāng)凝固浴質(zhì)量分數(shù)為3%時,溶劑在凝固浴中的擴散速度適中,固化均勻,形成的纖維結(jié)構(gòu)較為完善。

        圖7 HDC中空纖維斷面SEM照片F(xiàn)ig.7 SEM photographs of fracture sections of HDC hollow fibers

        3 結(jié)論

        a.隨著溫度的升高,HDC紡絲溶液的流動性提高,ηa下降;不同溫度下,其n均小于1為假塑性流體;ηa隨著˙γ的增加而降低,△η隨HDC濃度的增加而增加,隨溫度的升高而降低。

        b.HDC紡絲溶液質(zhì)量分數(shù)為5%時,紡絲過程順利進行,漿液在凝固浴中擴散均勻,紡絲溫度應(yīng)為20~30℃。

        c.HDC的溶液以物理變化為主,無任何衍生物的生成;HDC成纖后發(fā)生了分子的α晶型和β晶型的轉(zhuǎn)變,其熱穩(wěn)定性也有所下降;凝固浴質(zhì)量分數(shù)為3%時所得的HDC中空纖維力學(xué)性能及結(jié)構(gòu)較好。

        [1]Fernandes S C M,F(xiàn)reire C S R,Silvestre A J D,et al.Transparent chitosan films reinforced with a high content of nanofibrillated cellulose[J].Carbohydr Polym,2010,81(2):394 -401.

        [2]Liu Fujun,Qin Bing,He Linghao,et al.Novel starch/chitosan blending membrane:Antibacterial,permeable and mechanical properties[J].Carbohydr Polym,2009,78(1):146 -150.

        [3]Pillai C K S,Paul W,Sharma C P.Chitin and chitosan polymers:Chemistry,solubility and fiber formation[J].Prog Polym Sci,2009,34(7):641 -678.

        [4]戴建國,李超,黃培林.高密度殼聚糖對L-929細胞的毒性研究[J].東南大學(xué)學(xué)報:醫(yī)學(xué)版,2008,27(1):54-57.

        [5]金日光,華幼卿.高分子物理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006:256-281.

        [6]何平笙.新編高聚物的結(jié)構(gòu)與性能[M].北京:科學(xué)出版社,2009:311-315.

        [7]Srinivasa P C,Ramesh M N,Kumar K R,et al.Properties of chitosan films prepared under different drying conditions[J].J Food Eng,2004,63(1):79 -85

        [8]Murray S B,Neville A C.The role of pH,temperature and nucleation in the formation of cholesteric liquid crystal spherulites from chitin and chitosan[J].Int J Biol Macromol,1998,22(2):137-144.

        猜你喜歡
        中空紡絲殼聚糖
        同軸靜電紡絲法制備核-殼復(fù)合納米纖維
        靜電紡絲法制備正滲透膜材料
        云南化工(2021年7期)2021-12-21 07:27:36
        Q22、Q25 mmCr- Ni-Mo、Cr-Ni-W系列正七邊形中空釬鋼的研發(fā)
        殼聚糖的應(yīng)用
        食品界(2016年4期)2016-02-27 07:36:46
        靜電紡絲制備PVA/PAA/GO三元復(fù)合纖維材料
        數(shù)字直流調(diào)速器6RA70在紡絲牽伸系統(tǒng)中的應(yīng)用
        球磨機中空軸裂縫處理的新方法
        新疆鋼鐵(2015年1期)2015-11-07 03:11:03
        中空碳化硅微球的制備及其在催化NaBH4制氫中的應(yīng)用
        殼聚糖對尿路感染主要病原菌的體外抑制作用
        La1.6Sr0.4NiO4-Ag中空納米纖維的制備與電化學(xué)性質(zhì)研究
        国产精品麻豆A啊在线观看| 性色av免费网站| 男男性恋免费视频网站| 亚洲国产美女在线观看 | 日本中文字幕人妻精品| 天堂视频在线观看一二区| 久久久久国产一区二区| 日本在线视频网站www色下载| 久久精品国产视频在热| 亚洲男人av天堂久久资源| www射我里面在线观看| 亚洲综合自拍| 亚洲中文字幕在线精品2021| 熟妇高潮一区二区三区在线观看| 99精品欧美一区二区三区| 在线观看视频亚洲| 亚洲另类国产精品中文字幕| 亚无码乱人伦一区二区| 三级在线看中文字幕完整版| 日本高清不在线一区二区色| 精品黄色国产一区二区| 亚洲成熟丰满熟妇高潮xxxxx| 精品人妻无码一区二区色欲产成人 | 中文字幕综合一区二区| 色费女人18毛片a级毛片视频| 亚洲熟妇无码av不卡在线播放| 亚洲中文字幕av一区二区三区人| 中文字幕人妻在线少妇| 一本一道av无码中文字幕﹣百度| 亚洲AV无码国产成人久久强迫 | 男奸女永久免费视频网站| 97人妻精品一区二区三区| 亚洲日本欧美产综合在线| 亚洲福利网站在线一区不卡| 国产色视频一区二区三区qq号 | 国产成人亚洲精品91专区手机| 日本高清中文字幕二区在线| 美腿丝袜诱惑一区二区| 不卡高清av手机在线观看| 国产亚洲精品综合在线网址| 免费看黄片的视频在线观看|