电纺醋酸纤维素纳米纤维的制备及其应用研究开题报告

1. 研究目的与意义

静电纺丝是一种利用带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形制备纳米到亚微米尺寸聚合纤维的技术。传统的纺丝方法包括熔融纺丝、溶液纺丝、液晶纺丝和胶体纺丝等。相对于一般方法制备的聚合物纤维，静电纺丝制备的纤维具有极大的比表面积，以及纤维表面具有小孔等特殊形态。这种特性使得纤维在过滤、组织工程、超敏感传感器等方面有很大的潜在应用前景。静电纺丝还具有简单、方便、廉价等特点，从而激发了人们对其深入研究的浓厚兴趣。醋酸纤维素(CA)是一种非常易得的纤维素，有良好的可加工性和生物降解性，具有一定的吸水性，又能在吸水后快速脱去水；热稳定性和弹性相对较好；无毒、无害、不会引起机体过敏，具有较大的比表面积和耐酸碱性；摸上去手感软、滑、舒爽，有弹性；具有良好的可塑性和电绝缘性；易选择性吸附和移除一些低含量有机物；有良好的染色性、吸附过滤性能；透气性和抗压性良好、易干燥、无静电附、抗霉，可以干洗或水洗，通常不收缩。根据酯化度不同可将醋酸纤维素分为三醋酸纤维素和二醋酸纤维素。

近年来用静电纺丝技术制备醋酸纤维素纳米纤维受到了研究人员的广泛关注，静电纺CA纳米纤维既有普通醋酸纤维的耐化学性和可生物降解性等优点，又有纳米材料的高比表面积、高孔隙率和量子效应等特性，较大的比表面积具有超滤作用，可用于细菌和生物大分子等的精细过滤分离，还可以混入药物作为药物缓释载体或制备杀菌、抑菌材料。

2. 国内外研究现状分析

随着纳米材料技术的飞速发展，纳米纤维技术已成为纤维科学的前沿和研究热点。近年来发展了许多制备纳米纤维的方法，如拉伸、模板聚合、相分离、自组织和静电纺丝等，而聚合物纺丝工艺是唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法。

1934年，formhals申请了制备聚合物超细纤维的静电纺丝专利；simons在1996年申请了静电纺丝制备超模、超细非织造模的专利；1995年，reneker研究组开始对静电纺丝进行研究，探究了静电纺丝过程的不稳定性。近10年静电纺丝的研究主要集中在开发静电纺丝纳米纤维的原料、多组分聚合物的静电纺丝、静电纺丝射流的不稳定模型及纳米纤维在过滤材料、生物医药工程等的应用。

与国外相比，国内的研究大约从2002年开始，东华大学研究了静电纺丝的工艺参数对聚丙烯腈纤维直径的影响，同济大学研究了导电聚合物纳米纤维静电纺丝工艺，北京化工大学用静电纺丝制得了纳米级聚丙烯腈纤维毡。总之国内的静电纺丝起步比较晚，对聚合物的研究主要通过选择适当的聚合物溶液纺制纳米级纤维，目前还注重工艺参数对纤维的形貌和直径的影响及其纤维形貌的分析。

3. 研究的基本内容与计划

(1）用静电纺丝技术制备醋酸纤维素纳米纤维，主要研究ca的浓度对纤维直径的影响，并测定不同浓度ca纳米纤维的接触角；

(2）将ca纳米纤维用氢氧化钠水溶液水解脱乙酰基，并通过比较不同水解时间ca纳米纤维的接触角定性的分析其亲水性的变化；

(3）分别检测未处理时、脱乙酰基后、与氯乙酸钠反应后ca纳米纤维对亚甲基兰溶液的吸附性。

4. 研究创新点

静电纺丝制备纳米纤维，实验装置相对简单,易操作，应用范围广，制备工艺简单，重复利用率高。纤维素基材料来源广泛，具有生物降解功能，因此将静电纺丝技术与纤维素基材料结合起来，在生物基材料领域具有广泛的应用前景。