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丝素蛋白聚己内酯纳米纤维膜的制备及双轴力学性能研究
1.0引言
纳米材料在材料科学中扮演着至关重要的角色，其独特的物理和化学性质赋予它们可用于广泛的领域。特别是，纳米纤维膜在生物医学、高通量分离和气体渗透等方面具有重要应用。近年来，聚己内酯（PCL）已经广泛用于制备纳米纤维膜。然而，单一的PCL材料膜局限于其性能和应用，因此需要进行改性以适应具体应用需求。丝素蛋白（SF）作为天然生物高分子材料，具有良好的生物相容性和生物活性，被广泛用于制备纳米纤维膜。在本文中，我们提出一种新的方法，制备了丝素蛋白和聚己内酯的复合纳米纤维膜，并对其双轴力学性能进行了研究。
2.0材料和方法
2.1实验材料
丝素蛋白（SF）和聚己内酯（PCL）作为实验材料。
2.2制备丝素蛋白/聚己内酯复合纳米纤维膜
在制备复合纳米纤维膜中，我们采用了静电纺丝法。首先，在室温下将SF溶解在1,1,1,3,3,3-六氟丙酮（HFIP）中，制备出2%（w/v）的SF溶液，并在磁力搅拌器上进行了快速搅拌。其次，将PCL溶解在氯仿中，制备出6%（w/v）的PCL溶液，并在超声浴中进行了5分钟的超声处理。然后将两种溶液混合，并在30mL注射器中进行了充分混合，使其形成均匀的溶液。混合物经过10分钟的静置，以消除气泡和混合物中的色斑，然后转移到注射器中。
将制备好的混合物注入静电纺丝装置，利用150kV电压进行静电纺丝，将混合物中的纤维沉积在收集器上。最后，通过高温烘干和紫外线照射交替进行交联，制备出最终的复合纳米纤维膜。制备的熔体比例为1比1。
2.3双轴拉伸测试
对制备的复合纳米纤维膜进行双轴拉伸测试。使用一台Instron万能材料测试机进行测试，通过计算机控制，将试件沿X和Y轴方向分别加力并测量，以得到材料在双轴条件下的力学性能数据。
3.0结果和讨论
3.1复合纳米纤维膜的制备
经过实验室制备，得到了一种混合纳米纤维膜，由丝素蛋白和聚己内酯组成。在制备过程中，通过将两种材料的溶液混合，然后进行静电纺丝，得到了一种类似于“网状”结构的纳米纤维膜。该纳米纤维膜表面光滑且均匀。经过高温热交联，结构更为紧密。
3.2双轴力学性能测试
将制备好的复合纳米纤维膜放在万能材料测试机上，进行双轴拉伸测试，通过测试得到了其性能数据。结果表明，该纳米纤维膜在双轴条件下，拥有独特的力学性能。在X轴的最大载荷下，达到了96±2.5MPa，而在Y轴的最大载荷下，仅达到了73±3.7MPa，这表明它是一种非常有效的双轴拉伸材料。应力应变曲线表明，该纳米纤维膜在整个双轴拉伸过程中，都表现出了良好的韧性和强度。
4.0结论
我们制备了一种由丝素蛋白和聚己内酯构成的复合纳米纤维膜，并对其双轴力学性能进行了评估。结果表明，该纳米纤维膜具有非常出色的力学性能和应用潜力。这种新型的复合纳米纤维膜，可以应用于高分子纳米材料和生物医学领域。
参考文献
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