Nano-SiO2改性氧化淀粉/PVA复合电纺纤维和薄膜的制备及表征

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenlinwu
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与传统的纤维和薄膜材料相比,氧化淀粉(OS)具有可再生性和环境友好型两大突出优点,是一种新型的绿色替代材料。本文以nano-SiO2改性OS/PVA复合电纺纤维和薄膜,并对其制备工艺和表征进行了探索研究。   采用玉米淀粉为原料,以H2O2为氧化剂制备了深度氧化淀粉,并将PVA与OS共混制备电纺纳米纤维,再利用nano-SiO2对PVA/OS纤维进行改性,以提高材料的耐水性和热稳定。通过电镜(SEM)、红外(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)对纤维的形态和结构进行了研究。考察了PVA/OS不同质量比,共混溶液浓度和nano-SiO2不同的加入量对纤维的影响。随着OS在溶液中含量的增加,纤维的平均直径逐渐减小。当PVA/OS的比例超过1∶3时,将得不到直径均匀的纤维;在相同的质量比的条件下,纤维的形态和直径主要受溶液的浓度影响。当溶液浓度低于18%时全部为珠状丝。而当PVA/OS混合溶液的浓度大于20%时,电纺过程则很难进行;OS和PVA的分子之间形成了强的氢键作用,且PVA/OS纤维为非晶态,随OS含量的增加,纤维的热变形温度(Tg)降低。Nano-SiO2的加入可以使纤维的防水性能和热稳定性得到改善,但当nano-SiO2浓度超过5%时就很难得到粗细均匀的连续纤维。控制nano-SiO2的含量为3%,可以得到直径在300-400 nm、粗细均匀和具有一定防水性能的纤维。   利用PVA/OS共混体系,采用溶液法制备了OS/PVA/nano-SiO2生物可降解薄膜,并研究了薄膜的物理和生物可降解性。Nano-SiO2的加入能够有效的提高PVA/OS复合薄膜的机械性能,其中OPS4的机械性能最好,拉伸强度能达到32.30 Mpa,断裂伸长率为299.20%;随着nano-SiO2含量的增加,薄膜的防水性能也得到了改善,并且OPS5的透光率最好,nano-SiO2的加入对薄膜的生物可降解能力没有影响;随着nano-SiO2含量的增加,nano-SiO2与淀粉或nano-SiO2与PVA分子问的氢键和C-O-Si键增加,材料的物理性能和耐热性能提高。
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