4·2 纤维素-ESNW用途开发实例
因为ESNW的比表面积很大,所以正在进行利用这种性质的应用材料化学研究。药物固定、缓释材料是可行用途之一。纤维素纺丝原液中添加烟碱(Nc)或乙酰水杨酸(ASA),通过ES纺丝,可制成固定药物的纤维素-ESNW。为了比较,用添加药物的纺丝原液制成纤维素铸膜。Nc和ASA添加量为ESNW和浇铸薄膜中所含纤维素质量的20%。将ESNW浸渍在中性生理缓冲液中,测定药物的经时缓释率。将棉纤维素粉末制备的ESNW和铸膜就是一例。
对于Nc和ASA任一种情况,ESNW的药物缓释率比浸渍时上升快,大约30 s后达到平衡值。300 s后的缓释率是Nc为61%,ASA为62%。此外,铸膜的药物缓释率是Nc为11%,ASA为21%。这种结果表示,比表面积大的纤维素ESNW有利于用作为药物的固定和缓释材料。
5·结语
从与天然和生物有关的高分子的ES研究中得到如下结果。
(1)溶剂的导电性和挥发性依存于包括施加电压和射流飞行距离在内的装置参数,同时也影响稳定喷射的形成。得到均质纤维的条件是使主要基于纺丝液粘性系数的最优化成为可能。
(2)为了得到更细纤维,选择破坏高分子溶质的高次结构,使成为统计链状态的溶剂。虽然溶质高次结构的破坏有时会使粘性系数降低,但假如Ce浓度在规定倍数以上,就有可能得到纳米级纤维。
(3)由上述得到的纳米纤维中的高分子基本上都是非晶质状态,可得到弹性率低的纤维材料。
关于合成高分子,迄今得到的结果和上述(1)~(3)基本相同,但对于(2)的高次结构形成,在天然高分子ES纺丝时尤其要重视。在实际的ESNW制备的试验中,就应该寻求同时满足(1)和(2)的纺丝溶剂。至于壳聚糖和纤维素,寻求常温常压下形成纳米纤维的纺丝溶剂迄今还很困难。
不过,笔者发现的TFA体系,如(3)所述,在合成聚氨基酸和天然多糖的情况下都制得了弹性率低的纤维。这种情况限制了天然高分子ESNW的用途开发。复合材料轻质化用的纤维增强材料也是ESNW可行用途之一,但ES纺丝后的低弹性率ES纳米纤维都不适合这种用途。为了提高ESNW弹性率,有必要增添使纤维内形成结晶区域的工序。如壳聚糖例子所示,不仅可以避免水溶性问题,还能提高弹性率。为了不使ESNW的力学特性成为实际应用的技术障碍。推进ES纺丝过程的基础研究很重要,天然和生物高分子对该研究领域有待作出特殊贡献。
目前,有关ES纳米纤维形成机理的基础研究正在积极开展。现在正在积累包括天然和合成在内的各种高分子ES最佳纺丝条件和用途开发的有关研究。期待不久将来能获得ES纺丝机理系统化的理论。
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