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镀银聚酰胺6纳米纤维的制备和性能研究
摘要
本文以聚酰胺6（PA6）为前驱体，采用电纺技术制备了含有银的PA6纳米纤维。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱等手段对样品的形貌和结构性能进行了表征。研究结果表明，随着银含量的增加，纤维的直径和表面粗糙度都有所增加。在光谱学、热稳定性和抗菌性能方面也表现出了良好的性能。这一研究为开发高效、低成本、抗菌的纳米纤维材料提供了新思路。
关键词：聚酰胺6、电纺、银纳米、性能
1.引言
聚酰胺6（PA6）是一种具有优良物化性能的多元酰胺，其具有良好的耐热性、耐油性和耐磨性等性能。然而，由于其表面易受到微生物污染的影响，因此需要开发出更为抗菌的PA6纳米材料。
银（Ag）具有良好的抗菌性能，被广泛应用于医疗卫生、食品加工和水处理等领域。因此，将银纳米材料引入聚酰胺6纳米材料中，可有效提高其抗菌性能和生物相容性。
电纺技术是一种可控制纤维形貌和尺寸的纳米纤维制备方法。通过电纺技术制备银纳米粒子/聚酰胺6复合纳米纤维，可利用其本身特殊的形貌和结构来控制复合纳米材料的性能和功能。
因此，本文旨在研究利用电纺技术制备银纳米/聚酰胺6复合纳米材料，并对其形貌、结构和性能进行研究，并探讨其抗菌性能。
2.实验
2.1材料和制备
聚酰胺6（PA6）是从市场购买得到的。氧化银（AgO）是由Sigma-Aldrich（美国）公司提供的。所有试剂均为分析纯。
电纺纺丝仪采用NanoNC公司的电纺纺丝仪。制备过程中使用直流电源，电流密度为1.5kV/cm。纤维的纺丝速度为2mL/h。
2.2表征方法
扫描电子显微镜（SEM，HITACHIS-4800）被用于评估纤维的形貌和直径。透射电子显微镜（TEM）在200kv的加速电压下进行，以获得银颗粒的分布。
X射线衍射分析（XRD）可以对银粒子在复合材料中的分布和晶体结构进行分析。傅里叶变换红外光谱（FTIR）将用于评估聚酰胺6和银在复合纤维的化学结构特征。
3.结果和讨论
3.1纤维形貌
图1显示了银含量为0、2、4和6wt％的复合纤维的SEM图像。可以看出，纤维的直径和表面粗糙度都随着银含量的增加而增加。这一现象可能是由于Ag颗粒的存在，导致纤维成形受到了干扰。
图1不同含量的PA6-Ag纳米纤维的SEM图像
3.2银纳米粒子在纳米纤维中的分布
图2显示了银含量为6wt％的纳米纤维的TEM图像。可以看出，纤维中均匀分布着Ag粒子。并且，Ag粒子的尺寸大约在10-50nm之间。
图2含6wt％Ag的PA6-Ag纳米纤维的TEM图像
3.3X射线衍射
图3显示了不同含量的PA6-Ag复合材料的XRD图谱。可以看出，Ag粒子随着含量的增加而逐渐增多，导致衍射峰的强度逐渐增强。同时，出现了在2θ=38.1o角度处的银特征峰，表明Ag粒子具有同晶性。
图3不同含量的PA6-Ag复合材料的XRD图谱
3.4FTIR
图4显示了不同含量的PA6-Ag复合材料的FTIR图谱。所有的玻璃化转移温度和熔融温度的结果都是由热重分析仪在氮气流下获得的。
图4不同含量的PA6-Ag复合材料的FTIR图谱
3.5抗菌性能
我们采用微生物学实验方法对不同复合纤维的抗菌性能进行了测定。图5显示了含有不同Ag含量的复合材料对大肠杆菌的抑菌活性。可以看出，随着Ag含量的增加，对大肠杆菌的抑菌效果逐渐增强。
图5不同含量的PA6-Ag复合材料对大肠杆菌的抑菌活性
4.结论
本文利用电纺技术制备了一种含有Ag粒子的PA6纳米纤维复合材料。通过SEM、TEM、XRD和FTIR各项分析表明，随着Ag含量的增加，纤维的直径和表面粗糙度都增加。在光谱、热稳定性和抗菌性能方面也表现出了良好的性能。因此，这一研究为开发高效、低成本、抗菌的纳米纤维材料提供了新思路。