3·2 特性评价
上节所述得到的壳聚糖纳米纤维易溶于水。这是将有机酸用于纺丝溶剂时预料到的性质之一,出现水溶性的原因显然是由于D-氨基葡萄糖的氨基和TFA形成盐的缘故。因此,欲制成水不溶性壳聚糖纳米纤维,必须在纺丝后增添去除TFA盐的工序。
在笔者最初发表制备壳聚糖纳米纤维论文之后,Sangsanoh等报道了用笔者所述方法,将用TFA溶液进行ES纺丝得到的壳聚糖纤维浸渍在5mol/L Na2CO3水溶液中去除TFA盐,得到了水不溶性的壳聚糖纤维。不过,他们在该论文中阐述了由于Na2CO3在水中的溶解度为2·83 mol/L,故5mol/L实际上是含有未溶解粉末的Na2CO3饱和溶液。为了确认Sangsanoh等试验结果的重现性,笔者进行了验证,然而TFA并未从壳聚糖纤维中全部去除,且不能保持构成ESNW的纤维结构。
因此,笔者使用壳聚糖不溶解于其中的有机溶剂体系进行脱盐处理。将NaOH溶解在乙醇中,制成1mol/L NaOH/EtOH溶液,将壳聚糖EsNW在该溶液中浸渍一定时间。用乙醇洗净后干燥,SEM观察纤维形态。
从碱处理前后的壳聚糖-ESNW SEM图像中了解到,1 mol/L NaOH/EtOH溶液处理后的纤维结构保持良好。脱盐处理后的纤维平均直径增大,为78 nm,但它仍然在纳米纤维定义范围内。
如果将脱盐前和1 mol/L NaOH/EtOH溶液处理后的壳聚糖纳米纤维FT-ATR光谱和比较,与脱盐前可以清晰观察到TFA的C O伸缩带和C—F伸缩带相反,脱盐处理后它们则完全消失。脱盐后壳聚糖纳米纤维浸渍在磷酸缓冲液浸渍后也保持纤维形态。
4·纤维素
4·1 纤维素的直接ES纺丝
棉和木浆纤维素在规定浓度下溶于TFA,按前述的ES条件,得到纤维素超细纤维。纤维平均直径为75 nm,在纳米纤维的定义范围内。和壳聚糖的情况一样,根据纺丝条件得到了纤维和珠状物的混杂形态。赋予较为均质纤维素纳米纤维的溶液粘度和其它条件都和壳聚糖的相同。
和壳聚糖情况不同的是,在ES纺丝后纤维素-ESNW的FT-ART图谱上没有看到TFA的C O和C—F伸缩振动吸收带。这种情况表明,ES纺丝得到的纳米纤维不含TFA,由纯纤维素构成。Hasegawa等对溶于TFA的纤维素物理性能作了报道,了解到D-葡萄糖6位碳原子上羟基主要形成三氟乙酰酯。本研究中,由纤维素的TFA溶液纺丝再经铸型制膜得到的薄膜显示的三氟乙酰化的FT-ART图谱与WAXD图像和Hasegawa等相一致。另一方面,纤维中纤维素分子都不含三氟乙酰基,而基本是非晶质状态。这表明,TFA溶液中生成的三氟乙酰酯在ES纺丝过程中通过水解而脱落。其原因尚不清楚。关于由TFA溶剂系的纤维素直接ES纺丝的特征和机理尚须今后详细探讨,但目前纤维素的ES纺丝基本上是由几乎完全破坏纺丝前纤维素粉末的结晶领域而获得成功的。
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