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静电纺MOFs杂化纤维膜的制备及性能研究

静电纺MOFs杂化纤维膜的制备及性能研究

作者：李佳欣北京化工大学

学位级别：硕士

皮肤损伤往往受到伤口内外环境多种因素的干扰而变得难以愈合。细菌感染引起的慢性炎症和新生血管受损是慢性伤口治疗面临的两个重要问题。传统伤口敷料无法满足伤口愈合所需的促血管生成、抑制炎症、抑制感染等多种功能的需要,因此开... 详细信息

皮肤损伤往往受到伤口内外环境多种因素的干扰而变得难以愈合。细菌感染引起的慢性炎症和新生血管受损是慢性伤口治疗面临的两个重要问题。传统伤口敷料无法满足伤口愈合所需的促血管生成、抑制炎症、抑制感染等多种功能的需要,因此开发一种新型的多功能伤口敷料是很有必要的。静电纺丝纤维因其易于和各种纳微米功能材料复合,使制备具有多种功能的载药或促愈成分的杂化纤维成为可能。近年来金属有机框架（Metal-Organic Frameworks,MOFs）材料逐渐被应用于伤口愈合的各个方面,MOFs材料因其组成成分和结构的不同而具备了各种的功能。本文选取了目前研究广泛ZIF-8、HKUST-1分别作为促血管生成功能材料,与聚氨酯-聚氧化乙烯（TPU-PEO）溶液混合,通过静电纺丝分别制备了ZIF-8/TPU-PEO（ZTP）及HKUST-1/TPU-PEO（HTP）杂化纤维膜,随后将两种纤维膜分别复合普鲁士蓝纳米颗粒（PBNPs）来增强纤维的抗炎性能,制备出ZIF-8/PBNPs/TPU-PEO（ZPTP）及HKUST-1/PBNPs/TPU-PEO（HPTP）杂化纤维膜,它们均具有光控抗菌、抗炎及血管增强愈合多种功能。具体如下:（1）优化静电纺丝制备TPU-PEO纤维条件,在聚合物配比7/3、纺丝液浓度9%、流速0.01 m L/min、电压19 k V实验条件下分别复合ZIF-8、HKUST-1及PBNPs制备ZPTP和HPTP杂化纤维膜。形貌结构表征显示两种MOFs材料ZIF-8、HKUST-1及PBNPs均成功负载在TPU-PEO复合纤维基体中。性能测试结果表明纤维膜具有良好的亲水性和透气性。（2）通过CCK8探究不同纤维膜的细胞毒性,并在良好生物相容性的浓度下进行ZPTP、HPTP纤维膜体外血管生成实验,结果表明ZIF-8、HKUST-1均明显促进了人脐静脉内皮细胞（HUVECs）血管网络的生成,qPCR显示这基于它们对相关生长因子VEGFA、b FGF和TGF-β表达的促进,表明了ZPTP和HPTP杂化纤维膜促血管生成的潜力。（3）ZPTP和HPTP纤维膜均具有一定的自由基清除能力,且明显提高了高浓度H2O2处理下的3T3细胞存活率,证明它们均具有较强的抗氧化能力。巨噬细胞抗炎实验显示ZPTP和HPTP杂化纤维膜可以下调促炎因子TNF-α和IL-6的表达,且上调抗炎因子IL-10和TGF-β的表达,表明它们能够通过抗炎作用推动伤口从炎症期转变到增殖阶段从而促进伤口愈合。（4）在近红外光照后,ZPTP、HPTP杂化纤维膜对大肠杆菌（***）、金黄葡萄球菌（***）及铜绿假单胞菌（***）的杀菌率均能达到99%以上。在短期光热杀菌后,ZIF-8、HKUST-1可以通过金属离子的释放抑制细菌的生长,持续保护伤口。

关键词：静电纺丝杂化纤维 MOFs 血管再生抗炎

PVA/SiO_2/TiO_2杂化纤维的制备与表征

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高分子材料科学与工程 2009年第5期25卷 146-149页

作者：宋秋生史铁钧马海红合肥工业大学化工学院安徽合肥230009

采用溶胶-凝胶法以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸四丁酯(TBOT)为原料制备了SiO2/TiO2溶胶,并与PVA进行杂化,得到PVA/SiO2/TiO2杂化溶胶,陈化后用拉丝法制得PVA/SiO2/TiO2杂化纤维。研究了PVA和TBOT对杂化溶胶的黏度变化与成纤性能的影响,并对... 详细信息

采用溶胶-凝胶法以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸四丁酯(TBOT)为原料制备了SiO2/TiO2溶胶,并与PVA进行杂化,得到PVA/SiO2/TiO2杂化溶胶,陈化后用拉丝法制得PVA/SiO2/TiO2杂化纤维。研究了PVA和TBOT对杂化溶胶的黏度变化与成纤性能的影响,并对杂化纤维的性能进行了测试。用FT-IR、EDS、XRD和TG对制得的纤维进行了表征。结果表明,PVA有利于改善杂化溶胶的成纤性能,随钛含量增加杂化溶胶的黏度变化速度加快;杂化纤维中各组分分布较为均匀,通过杂化限制了PVA的结晶并改善了PVA的耐热性能。

关键词：有机-无机杂化聚乙烯醇二氧化硅二氧化钛杂化纤维溶胶-凝胶法

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PVA/SiO_2杂化纤维的制备与表征

高分子材料科学与工程 2007年第6期23卷 216-219页

作者：宋秋生史铁钧王华林杭国培合肥工业大学化工学院安徽合肥230009

采用溶胶凝胶法制备了不同SiO2含量的PVA/SiO2杂化溶胶,通过拉丝得到杂化纤维。对溶胶的可纺性和杂化纤维的性能进行了研究。结果表明,SiO2溶胶与PVA/SiO2杂化溶胶在反应过程中的黏度变化规律相似,黏度均存在三个变化区间,随PVA含量的增... 详细信息

采用溶胶凝胶法制备了不同SiO2含量的PVA/SiO2杂化溶胶,通过拉丝得到杂化纤维。对溶胶的可纺性和杂化纤维的性能进行了研究。结果表明,SiO2溶胶与PVA/SiO2杂化溶胶在反应过程中的黏度变化规律相似,黏度均存在三个变化区间,随PVA含量的增加,杂化溶胶的可纺性能改善。FT-IR表明,杂化纤维中PVA与SiO2之间形成了化学键结合;XRD、DSC和光学显微分析表明,杂化使PVA结晶能力明显降低;热失重和耐溶剂研究表明,PVA与SiO2之间的化学键结合使杂化纤维具有良好的耐热性能。

关键词：有机-无机杂化聚乙烯醇二氧化硅杂化纤维溶胶凝胶法

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PMMA/SiO_2杂化纤维的制备及表征

高分子材料科学与工程 2008年第12期24卷 46-49页

作者：马海红史铁钧宋秋生合肥工业大学化工学院安徽合肥230009

以正硅酸乙酯(TEOS)和PMMA低聚体为原料,乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)为偶联剂,采用溶胶-凝胶法制备了PMMA/SiO2杂化溶胶,陈化后用提拉法制得PMMA/SiO2杂化纤维。研究了溶胶的杂化反应机理、成纤性能;使用IR、SEM、TGA及DSC分析了杂化纤... 详细信息

以正硅酸乙酯(TEOS)和PMMA低聚体为原料,乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)为偶联剂,采用溶胶-凝胶法制备了PMMA/SiO2杂化溶胶,陈化后用提拉法制得PMMA/SiO2杂化纤维。研究了溶胶的杂化反应机理、成纤性能;使用IR、SEM、TGA及DSC分析了杂化纤维的结构与性能。结果表明,该杂化溶胶具有很好的拉丝性能,黏度为180 Pa.s^300 Pa.s时的成纤性能好,所制得的杂化纤维,其中PMMA与SiO2之间通过化学键连接,在纤维内部有机无机相间形成均一的连续相;其耐热性能优于纯PMMA。

关键词：溶胶-凝胶法有机-无机杂化聚甲基丙烯酸甲酯二氧化硅杂化纤维

PMMA/SiO_2-TiO_2杂化纤维的制备与表征

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高分子材料科学与工程 2009年第11期25卷 141-144页

作者：马海红史铁钧宋秋生合肥工业大学化工学院安徽合肥230009

以正硅酸乙酯和钛酸四丁酯为前驱体,乙烯基三乙氧基硅烷为偶联剂,采用溶胶凝胶原位聚合法制备了聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅-二氧化钛(PMMA/SiO2-TiO2)杂化溶胶,陈化后用提拉法制得杂化纤维。研究了溶胶的杂化反应机理;使用红外光谱(IR)... 详细信息

以正硅酸乙酯和钛酸四丁酯为前驱体,乙烯基三乙氧基硅烷为偶联剂,采用溶胶凝胶原位聚合法制备了聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅-二氧化钛(PMMA/SiO2-TiO2)杂化溶胶,陈化后用提拉法制得杂化纤维。研究了溶胶的杂化反应机理;使用红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、荧光光谱(FL)和热重分析(TGA)分析了杂化纤维的结构与性能。结果表明,PMMA与SiO2-TiO2之间通过化学键连接;纤维直径为150μm,在纤维内部有机无机相间形成均一的连续相;TiO2的引入增加了其抗紫外性;杂化纤维具有荧光性能;其耐热性能优于纯PMMA。

关键词：溶胶-凝胶法有机-无机杂化聚甲基丙烯酸甲酯二氧化硅二氧化钛杂化纤维

PCL／CeO2杂化纤维的电纺制备与性能研究

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高分子通报 2015年第8期 87-95页

作者：于翔徐茜杨秀琴闫新卢晓龙河南工程学院材料与化学工程学院郑州450007 河南牧业经济学院旅游管理系郑州450007

首先利用静电纺丝技术制备了聚己内酯(Poly(ε-caprolactone),PCL)/稀土(Rare Earth,RE)杂化纤维,而后通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)研究了静电纺丝电压、稀土加入量等因素对杂化纤维微观结构、直径以及热... 详细信息

首先利用静电纺丝技术制备了聚己内酯(Poly(ε-caprolactone),PCL)/稀土(Rare Earth,RE)杂化纤维,而后通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)研究了静电纺丝电压、稀土加入量等因素对杂化纤维微观结构、直径以及热性能的影响。结果表明,加入RE后,杂化纤维中PCL具有多种晶体形态,且纤维表面具有微细的孔洞结构;随着RE加入量的增大,或随着静电纺丝电压的升高,纤维直径呈现先减小后增大的趋势,而纤维熔点呈现先增大后减小的趋势。

关键词：静电纺丝杂化纤维聚己内酯稀土熔点

PVA-PEG/SiO_2-TiO_2杂化纤维的制备与表征

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化工新型材料 2009年第11期37卷 108-110页

作者：马海红江纪峰张虎陆昱钱进合肥工业大学化工学院合肥230009

以聚乙烯醇(PVA)与聚乙二醇(PEG)共混,并以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸四丁酯(TBT)为无机前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了不同(SiO2-TiO2)含量的PVA-PEG/SiO2-TiO2杂化溶胶,陈化后用提拉法制得杂化纤维。研究了杂化溶胶的可纺性,并使用IR、光... 详细信息

以聚乙烯醇(PVA)与聚乙二醇(PEG)共混,并以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸四丁酯(TBT)为无机前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了不同(SiO2-TiO2)含量的PVA-PEG/SiO2-TiO2杂化溶胶,陈化后用提拉法制得杂化纤维。研究了杂化溶胶的可纺性,并使用IR、光学显微镜、UV-Vis和TG对杂化纤维的结构与性能进行了研究。结果表明:随硅钛摩尔比的增加或随有机相中PEG/PVA质量比的增加,溶胶的可纺性变好;有机相与无机相之间通过化学键连接;纤维直径为50μm左右;TiO2的引入增加了其抗紫外性,杂化纤维的耐热性优于纯PVA-PEG。

关键词：溶胶-凝胶法有机-无机杂化 PVA-PEG SiO2-TiO2 杂化纤维

PEG/SiO_2-TiO_2杂化纤维的制备与表征

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材料导报 2010年第22期24卷 102-104页

作者：马海红周浩贺力于维刘发国陶俊合肥工业大学化工学院合肥230009

以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸四丁酯(TBT)为无机前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了PEG/SiO2-TiO2杂化溶胶,通过提拉法制得杂化纤维,并对其进行了简单表征。结果表明,随钛硅物质的量比的增加或有机相质量的增加,溶胶的可纺性变好;有机相与无机... 详细信息

以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸四丁酯(TBT)为无机前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了PEG/SiO2-TiO2杂化溶胶,通过提拉法制得杂化纤维,并对其进行了简单表征。结果表明,随钛硅物质的量比的增加或有机相质量的增加,溶胶的可纺性变好;有机相与无机相之间通过化学键连接;纤维直径为40μm左右;TiO2的引入增强了其抗紫外性,杂化纤维的耐热性优于纯PEG。

关键词：溶胶-凝胶法有机-无机杂化 PEG SiO2-TiO2 杂化纤维

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聚丙烯酸/SiO_2杂化纤维的制备与表征

应用化学 2007年第8期24卷 953-956页

作者：宋秋生史铁钧王华林合肥工业大学化工学院合肥230009

采用溶胶凝胶-原位聚合法以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)为偶联剂制备了活性SiO2溶胶,经水解、缩合,再于引发剂AIBN作用下与丙烯酸进行原位聚合杂化,制得聚丙烯酸/SiO2杂化溶胶,陈化后用拉丝法制得聚丙烯酸/SiO2... 详细信息

采用溶胶凝胶-原位聚合法以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)为偶联剂制备了活性SiO2溶胶,经水解、缩合,再于引发剂AIBN作用下与丙烯酸进行原位聚合杂化,制得聚丙烯酸/SiO2杂化溶胶,陈化后用拉丝法制得聚丙烯酸/SiO2杂化纤维。研究了溶胶的杂化机理、成纤性能;采用红外光谱、扫描电子显微镜分析了杂化纤维的结构和微观形态;进行了杂化纤维的TGA和耐水性能测试。结果表明,该聚丙烯酸/SiO2杂化溶胶拉丝性能好,可拉丝时间达1h,杂化溶胶在粘度为1400～3000mPa.s时成纤性能好,可通过拉丝法制得形态良好的杂化纤维;聚丙烯酸与SiO2之间通过化学键作用,在纤维内部有机无机两相间形成均一的连续相;聚丙烯酸/SiO2杂化纤维的耐热和耐水性能均优于纯PAA。

关键词：有机-无机杂化聚丙烯酸 SiO2 杂化纤维溶胶-凝胶法