高濃度海藻酸鈉溶液的特性、紡絲及纖維的應(yīng)用研究.pdf

1、海藻酸鈉擁有來(lái)源豐富可再生、可生物降解、快速的凝膠性能和良好的生物相容性等優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于藥物緩釋、組織工程支架、醫(yī)用敷料等領(lǐng)域，但國(guó)內(nèi)外對(duì)于其在纖維的制備和應(yīng)用等方面的研究尚處于初級(jí)階段。本文通過(guò)對(duì)海藻酸鈉溶液的液晶性能和流變性能的研究，設(shè)計(jì)完善了海藻酸鹽纖維濕法紡絲工藝，并利用高濃度海藻酸鈉(HCSA)溶液制備了海藻酸鹽纖維材料。同時(shí)，本文還進(jìn)行了海藻酸鹽纖維的應(yīng)用研究，通過(guò)高溫煅燒的方法，分別在高純氮?dú)夂涂諝庵刑幚砗兄亟饘?/p>

2、離子Ni2+、Co2+的海藻酸鹽纖維，分別制得了金屬單質(zhì)@多孔碳(Ni@C，Co@C)的復(fù)合材料和納米金屬氧化物(NiO，CoO)材料，并探討了兩種反應(yīng)的機(jī)理。
　　 (1)海藻酸鈉分子的結(jié)構(gòu)中關(guān)于G/M比例的信息可以分別利用液態(tài)1HNMR和13C交叉極化魔角自旋核磁共振(13CCR-MASNMR)進(jìn)行測(cè)定。兩種測(cè)試方法與傳統(tǒng)化學(xué)法比較各有優(yōu)點(diǎn)，其中液態(tài)1HNMR測(cè)試樣品為常用的處理方法，其繁瑣且制備過(guò)程易影響測(cè)試結(jié)果;13CC

3、R-MASNMR可以直接對(duì)未水解處理的固體樣品進(jìn)行測(cè)試，處理過(guò)程簡(jiǎn)單迅速，且受外界影響較小，經(jīng)過(guò)兩種方法測(cè)試及線性擬合的方法比較測(cè)試結(jié)果，得到相關(guān)系數(shù)r2=0.96;因此，可知兩種方法的測(cè)試結(jié)果基本吻合。
　　 (2)通過(guò)偏光顯微鏡(POM)、原子力顯微鏡(AFM)、X射線衍射(XRD)和流變分析儀等測(cè)試手段對(duì)海藻酸鈉溶液和海藻酸鈉膜的液晶性能進(jìn)行了表征。分析結(jié)果表明:海藻酸鈉具有明顯的向列型溶致液晶行為。
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4、通過(guò)旋轉(zhuǎn)流變儀對(duì)HCSA溶液的流變性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HCSA溶液粘度的靜態(tài)流變性能不同于低濃度海藻酸鈉溶液，特別是其粘度隨著濃度增加呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)變化;其溶液呈現(xiàn)剪切變稀的非牛頓行為，粘度隨剪切速率升高而降低，但其剪切力隨剪切速率的升高先增大后減小。HCSA溶液的粘度指數(shù)α隨著剪切速率的升高而降低，結(jié)構(gòu)粘度指數(shù)Δη隨著溶液濃度的升高而升高。陰離子型表面活性劑SDS和非離子型表面活性劑Triton的加入降低了Δη，有利于紡絲性能的

5、提高;一價(jià)金屬陽(yáng)離子(Na+，K+)的加入增加了HCSA溶液的粘度提高了HCSA溶液的非牛頓指數(shù)。因此，在HCSA溶液的紡絲過(guò)程中，可以采用提高剪切速率、添加表面活性劑、提高紡絲液溫度、加入一價(jià)金屬陽(yáng)離子Na+和K+等方法，調(diào)節(jié)HCSA溶液的可紡性從而達(dá)到改善紡絲條件的目的。
　　 (4)通過(guò)自行設(shè)計(jì)的高速剪切混合紡絲設(shè)備用HCSA溶液制得了適宜使用性能的海藻酸鈣纖維。根據(jù)分析紡絲過(guò)程中各影響因素對(duì)纖維成型和纖維強(qiáng)度的影響，確定

6、了HCSA溶液的最佳濕法紡絲條件為:紡絲溶液濃度為12wt％，紡絲溶液溫度80℃，凝固浴濃度7wt％，拉伸倍數(shù)為1.5倍時(shí)，制得纖維的強(qiáng)度較高，纖維的形貌較規(guī)則。
　　 (5)研究了含重金屬離子的海藻酸鹽纖維在復(fù)合材料制備方面的應(yīng)用。分別通過(guò)在高純氮?dú)庵懈邷仂褵Ｔ逅徭嚴(yán)w維和海藻酸鈷纖維的方法，制備了金屬鎳單質(zhì)與多孔碳的復(fù)合纖維及金屬鈷單質(zhì)與多孔碳的復(fù)合纖維(Ni@C，Co@C);分別通過(guò)在空氣中高溫煅燒海藻酸鎳?yán)w維和海藻酸鈷纖