【摘 要】
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聚酰胺（PA）,商品名为锦纶,俗称尼龙,在民用服饰、建筑土木、航空高铁、军用材料等多个领域均有着极其广阔的市场。在当前能源与环境的需求下,开发生物基聚酰胺材料迫在眉睫。生物基PA56是我国自主研发的生物基材料,其合成单体之一戊二胺来源于细胞或农作物,具有可再生性。本文通过购买市售的生物基PA56材料,旨在通过无针静电纺丝技术制备并调控不同形貌的PA56纳米纤维膜以期拓展生物基聚酰胺在吸声及医用敷料
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聚酰胺（PA）,商品名为锦纶,俗称尼龙,在民用服饰、建筑土木、航空高铁、军用材料等多个领域均有着极其广阔的市场。在当前能源与环境的需求下,开发生物基聚酰胺材料迫在眉睫。生物基PA56是我国自主研发的生物基材料,其合成单体之一戊二胺来源于细胞或农作物,具有可再生性。本文通过购买市售的生物基PA56材料,旨在通过无针静电纺丝技术制备并调控不同形貌的PA56纳米纤维膜以期拓展生物基聚酰胺在吸声及医用敷料领域的应用。具体研究内容如下:（1）为了调控纳米纤维膜的形貌,获得高覆盖率、低孔径的纳米蛛网纤维膜,首先研究了PA56溶液浓度,静电纺丝电压,环境相对湿度对常规纳米纤维膜基础形貌的影响;其次,研究了甲酸/乙酸比例,氯化钠浓度,纳米氧化锌浓度对纳米蛛网膜的蛛网覆盖率、蛛网孔径大小的影响。将PA56与PA66纳米蛛网膜的形貌进行对比。结果表明:当PA56切粒浓度为15.0 wt.%,纺丝电压为70k V,环境湿度为40%时所获得的常规纳米纤维膜形貌最好,纤维直径分布更加均匀。甲酸/乙酸的溶剂比,氯化钠、纳米氧化锌颗粒的质量分数对纳米蛛网膜的形成及孔隙直径、覆盖率有显著影响。纳米蛛网膜的最优纺丝工艺为PA56溶液浓度15.0 wt.%,电压70k V,空气中相对湿度40%,甲酸:乙酸=1:1,氯化钠浓度1.0 wt.%,氧化锌浓度1.0 wt.%。相同条件下,PA56纳米蛛网的覆盖率比PA66高,纤维匀整度好,PA56独特的奇偶态结构更有利于纳米颗粒在纺丝液体系中的均匀分散,提高溶液二次射流发生的可能性。（2）为了将制得的PA56纳米蛛网膜应用于吸声领域,考察了非织造基材的涤纶/中空纤维比例、基材厚度、纳米纤维膜的平均纤维直径、纤维面密度、纳米蛛网膜覆盖率、纳米蛛网膜平均孔径对优化纳米纤维膜的吸声性能的影响,对优化后的非织造基材和复合材料进行吸声及透气性测试,通过COMSOL建模对复合材料的吸声效果进行分析。结果表明:当涤纶/中空纤维=90/10,基材厚度为16mm时非织造基材的吸声性能最好,平均吸声系数达到0.42。当基材为上述最优基材时,与最优工艺制备的纳米蛛网膜复合后,平均吸声系数达到0.62。建模结果进一步说明:该吸声复合材料属于多孔吸声原理,而附加的纳米蛛网膜不仅仅具有多孔吸声的特质,在低频区也满足共振吸声原理,而具体的共振频率或与纳米蛛网膜的孔隙大小及排布有关。（3）为了将PA56纳米纤维膜应用于医用敷料领域,将PA56切粒与水溶性壳聚糖混纺,并在部分组别中加入纳米银颗粒。对所制得的材料进行细胞毒性,抗菌性,透气性能测试。结果表明:敷料纳米纤维膜的最优工艺为PA56:壳聚糖=2:1,纳米银颗粒的浓度为2.0 wt.%。在此条件下,纳米纤维膜的透气性为173.1mm/s,膜细胞毒性均在医用敷料的允许范围内,通过加入壳聚糖混纺以及添加纳米银颗粒可大大提升敷料的抗菌性能,对革兰氏阳性菌的抑菌率达99.2%,大肠杆菌的抑菌率达99%。综上,通过PA56与纳米氧化锌颗粒,氯化钠在多酸体系下混纺,获得具有纳米蛛网的多孔纳米纤维膜,纳米膜与非织造基材复合制备了成具有优异全频吸声效果的吸声材料。通过将PA56与纳米银颗粒,水溶性壳聚糖混纺,制成了透气,无毒且具有优异抗菌性能的医用敷料。以上两种材料分别在民用、医用等领域具有较好的应用性能和市场应用前景。
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