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摘 要

聚谷氨酸是一种具有粘性的生物大分子，它具有优良的吸水性，生物可降解性和超强的吸附性，作为环保型高分子材料，被广泛应用于化妆品、食品、医药等多个领域。

本文利用聚谷氨酸及丝素等材料制备纺丝液，通过静电纺丝技术制备纳米纤维膜。实验中对制备纺丝液的溶剂筛选、共混原料的配比、纺丝液中物质量浓度等进行研究，在三氟乙酸作为溶剂，纺丝液中聚合物浓度为17%，聚谷氨酸：丝素：PLA为1:1:5时，可制备出性能较稳定的聚谷氨酸纤维膜。

关键字：聚谷氨酸 丝素 共混 静电纺丝

Study on electrospinning of poly glutamic acid and silk fibroin

Abstract

Poly glutamic acid is a kind of viscous biological macromolecules, with good absorption of water, biodegradability and excellent adsorption. As a kind of environmental polymer materials, it has been widely used in multiple fields,such as cosmetics, food, medicine and other fields.

In this paper, poly glutamic acid and silk fibroin etc.were used to prepare spinning solution,and to prepare the nano fiber membrane by the way of electrospinning.The choice of solvent in spinning,the ratio of blending and the concentration of spinning solution was studied at the experiment. In the condition of trifluoroacetic acid as the solvent, the polymer concentration in the spinning solution was 17% ,and the ratio of poly glutamic acid,silk fibroin and PLA was 1:1:5, the poly glutamic acid fiber membrane with stable performance can be prepared.

Key Words: poly glutamic acid; silk fibroin; blending; electrospinning

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 静电纺丝技术 1

1.1.1引言 1

1.1.2静电纺丝原理 2

1.1.3影响静电纺丝的工艺因素 3

1.1.4静电纺丝目前存在的问题 3

1.2 聚谷氨酸 4

1.3丝素 5

1.4 聚乳酸（PLA） 6

1.5 本课题的主要研究内容 7

第二章 实验部分 9

2.1实验试剂和仪器 9

2.2 聚谷氨酸/丝素共混纳米纤维膜的制备 10

2.3 共混膜的结构表征及性能测试 10

2.3.1共混膜的扫描电镜 10

2.3.2共混膜的热重分析测试 10

第三章 结果与讨论 12

3.1 溶剂选择 12

3.2 纺丝液聚合物浓度 12

3.3聚谷氨酸/丝素共混比 13

3.4 聚谷氨酸/丝素/PLA三元共混比 14

3.5 扫描电镜 16

3.6 热重分析 17

第四章 小结与展望 20

参考文献 22

致 谢 25

第一章 文献综述

1.1 静电纺丝技术

1.1.1引言

很久之前，“静电纺丝”在外国被称为“electrospinning”或“electrostatic spinning”，在中国被叫做“电纺”，“静电纺”。静电纺丝的原料是高分子聚合物，将其制成溶液，给予一定的高压静电，液滴喷射一段距离，最后冷却形成纳米纤维膜。静电纺丝技术最早在1934年被提出，弗姆拉斯（音译）发明了相关的实验装置并获得了专利^[1-3]。但是，从科学研究角度来看，这一发明的原理与静电雾化相似但又不同，它有一定的特殊性，这两者明显的差异在于使用工作液的自身性能存在差别，前者使用的是较稀的牛顿流体，与之相反，后者使用的是较粘稠的非牛顿流体。所以静电雾化技术研究自然而然就成为静电纺丝技术研究的指导，对后者有很大的启发指导作用，这避免了在后者的研究中出现类似的错误，也让研究者少走了许多弯路。静电纺丝技术研究范围很广，领域交错也很多样，它与各类电学，力学等多领域关系密切。

最初静电纺丝这一技术进步地比较缓慢，也没有得到广泛的关注，这是因为研究人员大多集中研究静电纺丝装置，而没有探索其他研究方案。但是随着纳米技术的不断进步，研究者们发现了它具有很宽广的应用前途。纳米纤维直径为纳米级，单位质量总面积大，因而表现出特异的物理化学性质，被普遍地应用在衣食住行，医疗，日常生活等众多范畴^[4-5]。然而，自然界存在的纳米纤维的种类又极其有限，性能也不优越，存在一定的缺陷。所以，研究者们想通过人为制造的方法获得这种纳米纤维，于是他们对纳米纤维的生产技术做出了进一步探究，希望能找到一些新方案。在研究过程中，他们发现复合纺丝法、生化合成法、蜘蛛丝法、碳纳米管法、细菌纤维素法等均可以获得这种纤维，但是电纺是先进而且操作比较简单的新途径。

静电纺相比之前的制造方法可以获得更细的纤维。所以静电纺丝技术开始越来越受到人们的关注与研究。该技术就如雨后春笋一样发展速度惊人，无论是科研界还是工业界，静电纺丝技术都引起巨大的反响，是一个不小的轰动。

该静电纺纳米纤维技术从出现到发展地比较成熟可以认为它经历了四个阶段^[6]：这四个阶段分别对纺丝原料的种类，纺丝条件，纺丝获得的纳米纤维膜的结构性能以及对纳米纤维膜在各个范畴的使用，市场前景，生产问题等进行了简单的讨论与研究。结果这四个阶段联系紧密，没有明显的分界线，过渡自然。

1.1.2静电纺丝原理

如下图1-1是静电纺丝过程的图示，从图中可以看出，在静电纺丝的喷丝头和接收器之间接一个高压电源，喷丝头出的半球形液滴会发生变形，即形成泰勒锥^[7-8]，喷出的纺丝液分为稳定区和细化区，细化分裂之后可获得样品膜。此方法制得的纳米纤维膜包含许多优良的特性。

图1-1 静电纺丝过程图示

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