高强度壳聚糖纤维的制备及结构性能研究

壳聚糖由于其优异的生物性能，在生物医用材料领域倍受人们的关注。壳聚糖纤维可以用于制备医用敷料、人体可吸收缝合线、组织工程载体材料等，但由于其强度较低，严重制约了其应用的领域。本论文的主要目的是采用干湿法纺丝新工艺制备壳聚糖纤维，并通过交联反应以提高壳聚糖纤维的机械性能。为此，我们研究了壳聚糖原液的流变性能；探讨了纺丝工艺对纤维强度的影响；采用乙二醛对壳聚糖纤维进行了交联反应，并探讨了反应机理；系统研究了交联工艺对纤维强度的影响，并对交联纤维的化学结构、晶体结构和耐热性能等进行了表征。研究结果如下：（1）探讨了壳聚糖/乙酸原液在不同剪切速率和温度下的流变性能，发现原液表观粘度ηa随壳聚糖含量增加而上升，在3％左右到达原液的临界浓度C*。（2）系统地研究了干湿法纺丝工艺条件对纤维强度的影响，观察到从喷丝孔至凝固浴之间的空气层对初生纤维的结构性能起着很重要的作用。（3）采用乙二醛作为交联剂对壳聚糖纤维进行交联反应。研究了反应条件对交联纤维力学性能的影响，并对反应机理作了探讨。（4）采用广角X光衍射、差示扫描量热法、电镜扫描、热解重量分析和偏光热台显微镜等方法对壳聚糖交联纤维的结构进行了分析并与未交联纤维作了比较。测试结果表明：经交联反应之后，纤维结晶度下降，纤维的分解温度下降了15℃左右。而电镜观察结果表明，交联使纤维表面缺陷形状得到了很大的修复。关键词：壳聚糖纤维、流变性能、干湿法纺丝、乙二醛、交联反应、晶体结构。