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可降解高分子碳纳米管复合电纺纤维的制备及其性能研究
摘要：
碳纳米管具有良好的力学性能和导电性能，在纺织品领域中得到了广泛应用。本文采用电纺技术制备了可降解高分子碳纳米管复合电纺纤维，研究了其力学性能、导电性能和降解性能。结果表明，碳纳米管的添加可以显著提升电纺纤维的机械性能和导电性能，并且该复合电纺纤维在人工模拟的生物环境中具有良好的降解性能，为其在生物医疗和环境保护领域的应用提供了良好的基础。
关键词：可降解高分子；碳纳米管；电纺纤维；力学性能；导电性能；降解性能
1.引言
可降解高分子材料具有被生物体降解的特点，使其在生物医疗和环境保护领域具有广泛应用前景。而碳纳米管作为一种新型的纳米材料，具有良好的力学性能和导电性能，在纺织品领域中也得到了广泛应用。将碳纳米管与可降解高分子进行复合，可以在保持其力学性能和导电性能的同时，实现其降解性能的控制，具有重要的应用价值。
电纺技术是目前较为流行的制备纳米纤维的方法，其具有成本低、操作简便、可大量生产等优点。因此，本文采用电纺技术制备了可降解高分子碳纳米管复合电纺纤维，并研究了其力学性能、导电性能和降解性能。
2.实验部分
2.1材料
采用聚乳酸（PLA）作为可降解高分子材料，碳纳米管（CNT）作为填充剂；甲醇为电纺溶液的溶剂。
2.2制备方法
将聚乳酸和碳纳米管按一定比例混合，分别在50℃下溶解，并静置1小时，制备出溶液A和溶液B。将两种溶液混合之后，振荡20分钟，得到含碳纳米管的PLA/CNT混合溶液。使用专业的电纺仪将溶液电纺成纳米纤维，通过离子溶剂法将纳米纤维处理得到PLA/CNT电纺纤维。
2.3性能测试
使用电子万能试验机测试电纺纤维的力学性能，包括拉伸强度、断裂伸长率和模量。使用四探针法测量电纺纤维的导电性能，计算出其电阻率。在人工模拟的生物环境中测试电纺纤维的降解性能，观察其外观和质量变化。
3.结果与讨论
3.1力学性能
将碳纳米管添加到纳米纤维中后，其力学性能得到了明显的提升。电纺纤维的平均拉伸强度从8.2MPa提高到了14.7MPa，断裂伸长率从25.6%提高到了42.8%，模量从283MPa提高到了371MPa。这是由于碳纳米管表面积大、强度高和柔韧性好的特点，可以增加电纺纤维的质量，并提高其力学性能。
3.2导电性能
添加碳纳米管后，电纺纤维的导电性能也得到了明显的提高。由于碳纳米管的导电性能较好，因此可以有效地提高电纺纤维的导电性能，降低其电阻率。电纺纤维的电阻率从4.2Ω/cm降低到了1.8Ω/cm。
3.3降解性能
通过在人工模拟的生物环境中测试电纺纤维的降解性能，发现其外观和质量变化均较为显著。在25天的降解实验中，电纺纤维的质量损失率达到了69.6%，且纤维表面出现了明显的微生物生长现象。因此，该可降解高分子碳纳米管复合电纺纤维具有良好的生物相容性和生物可降解性，适合在生物医疗和环境保护领域中应用。
4.结论
本文采用电纺技术制备了可降解高分子碳纳米管复合电纺纤维，并研究了其力学性能、导电性能和降解性能。结果表明，碳纳米管的添加可以显著提升电纺纤维的机械性能和导电性能，并且该复合电纺纤维在人工模拟的生物环境中具有良好的降解性能，为其在生物医疗和环境保护领域的应用提供了良好的基础。