玉米醇溶蛋白与聚乳酸复合纳米纤维膜制备及其力学性能

【摘要】本文利用静电纺丝技术制备出玉米醇溶蛋白（zein）/聚乳酸（PLA）共混纤维膜，通过改变溶液中两种物质的共混比，对共混纤维膜的形貌结构、亲水性能以及单双轴力学性能进行了研究。结果表明，随着共混纤维膜中PLA含量的增加，纤维直径变大，溶液更易纺丝；纤维膜的亲水性变差，25/75的zein/PLA共混纤维膜的断裂应力和断裂伸长率比纯zein纤维膜分别增大了74%和68%，zein纤维膜的力学性能得到明显改善，但zein与PLA两种物质间不存在相互作用力。与单轴力学行为相比，双轴拉伸时的断裂应力和断裂伸长率都明显减小。共混纤维膜经多次双轴拉伸循环加载后的断裂应力大于直接拉伸断裂；且随着循环加载的次数增多，纤维膜的滞后圈减小，PLA含量多的纤维膜的滞后圈更小。改变静电纺丝方法，利用同轴喷丝头制备出皮芯结构的zein-PLA复合纤维膜，通过改变皮层zein乙酸溶液的流率，对zein-PLA的形貌结构、亲水性能以及单双轴力学性能进行了研究。结果表明，随着皮层流率的增大，纤维直径变大，属于微米级别，纤维呈现明显的皮芯结构，皮芯部分均匀分布；纤维膜的亲水性变好，力学性能反而下降。纤维膜经多次双轴拉伸循环后，滞后圈也减小；随着皮层流率的增大，纤维膜的双轴拉伸应力减小。皮层流率在0.008mL/min时，经多次循环加载，纤维膜的断裂应力增大，但环向与轴向曲线分离严重；接下来随着皮层流率增大后，经多次循环加载的纤维膜的断裂应力减小，曲线分离情况也减小。在共混和同轴静电纺丝的基础上，分别选取zein/PLA（50/50）和zein-PLA（皮层流率0.01mL/min）两种溶液，利用滚筒法制备有序排列的纤维膜，系统的研究了滚筒转速对纤维膜的形貌及其力学性能的影响。在共混纤维膜中发现，随着滚筒转速的提高，纤维的有序排列程度明显增大，纤维直径从570nm减小到364nm；环向排列的纤维断裂应力增大，断裂伸长率减小；轴向排列的纤维断裂应力减小，断裂伸长率增大。随着滚筒转速的提高，环向与轴向的力学行为差异越大，环向断裂应力值大于轴向；经多次循环加载后，纤维膜的断裂应力先增大后减小，断裂伸长率逐渐减小，在双轴循环拉伸过程中出现了疲劳损伤。在循环加载过程中，随着加载次数增多，纤维膜的滞后圈减小，环向与轴向的力学差异随着滚速的提高而变大，环向断裂应力增大，轴向断裂应力减小。在同轴纤维膜中，随着滚筒转速的提高，纤维的有序排列程度也明显增大。随着滚速的提高，环向排列的纤维断裂应力增大，断裂伸长率减小；轴向排列的纤维断裂应力减小，断裂伸长率增大；环向与轴向的力学行为差异越大，环向断裂应力值大于轴向的，最大可达4倍；经过多次循环加载后，拉伸循环过程对同轴纤维膜具有一定的损伤，导致纤维膜最后的断裂应力都减小。在循环加载过程中，随着加载次数增多，纤维膜的滞后圈减小，环向与轴向的力学差异越大。
【作者】吴瑢蓉；
【导师】熊杰；
【作者基本信息】浙江理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】玉米醇溶蛋白；静电纺丝；有序排列；单（双）轴力学行为；

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