刀家普，馮 焱，曾 建，王煜丹，袁明偉

(云南民族大學(xué) 生物基材料綠色制備技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，云南 昆明 650500)

納米抗菌纖維材料是指以納米纖維為基礎(chǔ)而開(kāi)發(fā)的一類具有高性能、高附加值的新型功能性材料[1]，其綜合了納米纖維材料和抗菌材料兩者的優(yōu)勢(shì).普通纖維自身不具備抗菌能力[2]，抗菌纖維是指能有效抑制或殺滅細(xì)菌、病毒、真菌等有害致病因子在纖維內(nèi)部的繁殖，從而降低纖維材料對(duì)人體交叉、二次感染的風(fēng)險(xiǎn)的功能性材料[3].科研工作者致力于新型高效、環(huán)保的抗菌性功能材料的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，因其在催化領(lǐng)域[4-5]、電子傳感[6]、環(huán)境科學(xué)[7]、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[8]和能源儲(chǔ)存[9-10]等方面都顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景.Aruan[11]以聚乙烯醇(PVA)為基體聚合物，加入8%～14%重量比的酸草葉提取物(SLE)溶液，采用靜電紡絲制備了PVA/SLE復(fù)合纖維，體外抗菌活性試驗(yàn)表明，該復(fù)合纖維能夠抑制金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)，可作為良好的創(chuàng)面敷料.Kowsalya[12]通過(guò)靜電紡絲將銀納米粒子(AgNPs)加入到聚乙烯醇基體中，利用靜電紡絲制備了綠色有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米纖維(聚乙烯醇-AgNPs)，研究表明纖維對(duì)食品病原體具有良好的抗菌活性，其在抗菌食品防腐包裝領(lǐng)域具有潛在價(jià)值.Park[13]將銀納米線(AgNWs)電噴涂在靜電紡絲法制備的聚丙烯腈(PAN)纖維表面，用于由微生物空氣傳播引起的疾病的防護(hù)材料，纖維濾效率高達(dá)96.5%，對(duì)金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌、黃體微球菌和噬菌體MS2的抗菌效果分別為(98.0±1.1)%、(95.2±2.6)%、(93.7±1.5)%和(72.5±1.9)%.

充分發(fā)揮靜電紡絲技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，是制備具有納米多孔結(jié)構(gòu)纖維最簡(jiǎn)便、有效的方法之一[14].靜電紡絲機(jī)主要組成裝置有推射泵、高壓靜電發(fā)生器、接收裝置等[15]；納米多孔纖維是指其表面或內(nèi)部存在密集的通道、孔洞和縫隙[16]，使其具有高孔隙率、高吸附、高表面活性、超高比表面積等的優(yōu)勢(shì)[17-18].納米多孔結(jié)構(gòu)纖維制備原理為：帶電荷的紡絲液在靜電場(chǎng)力的高速拉伸下形成射流，溶劑的快速揮發(fā)使射流產(chǎn)生相分離，形成聚合物富集相和溶劑富集相，聚合物富集相固化而形成纖維的骨架，溶劑富集相快速揮發(fā)而形成致密的多孔結(jié)構(gòu)[19-20].納米抗菌劑具有優(yōu)良的廣譜抗菌性、安全性、穩(wěn)定性高、抗菌效力強(qiáng)、不易產(chǎn)生抗藥性的優(yōu)勢(shì)[21-22].通過(guò)對(duì)纖維形貌和物理化學(xué)性質(zhì)融合，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)契合某些特定領(lǐng)域特殊需求的纖維材料.具有優(yōu)良使用性能及可控性能的抗菌纖維的研究，進(jìn)一步拓展了納米纖維在不同領(lǐng)域的運(yùn)用.

圖1 靜電紡絲示意圖[23]

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

聚乳酸，分子式(C3H4O2)n，分子量M= 130 000 g/mol，自制；N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，分子式(CH3)2NOCH，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，分析純；N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)，分子式CH3CON(CH3)2，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，分析純；三氯甲烷(CF)，分子式CHCCl3，利安隆博華(天津)醫(yī)藥化學(xué)有限公司，分析純；二氯甲烷(DCM)，分子式CHCCl2，天津市大茂化學(xué)試劑廠，分析純；高活性二氧化硅鋁載銀納米抗菌劑，杭州恒格納米科技有限公司；聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽(PHMB)，分子式C18H41ClN10，長(zhǎng)沙研邦化工科技有限公司.

1.2 主要儀器

YFSP-T型靜電紡絲機(jī)，天津云帆科技有限公司；DJ-1型大功率磁力攪拌器，常州澳華儀器有限公司；040S型超聲波清洗機(jī)，深圳市華策科技有限公司；HU4706空氣加濕器，飛利浦(中國(guó))投資有限公司；NOVA NANOSEM-450型掃描電鏡(SEM)，美國(guó)FEI公司；GZX-9240MBE型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠.

1.3 紡絲過(guò)程

稱取計(jì)量PLA和相對(duì)其質(zhì)量2%的高活性二氧化硅鋁載銀和PHMB抗菌劑粉末；添加至不同配比的溶劑體系中；在室溫、無(wú)光、密封條件下攪拌至溶質(zhì)完全溶解，再超聲 30 min 除氣泡，最后靜置 10 min 備用.

注射器抽取紡絲液，排空氣泡后固定在微量推料泵上，采用20號(hào)針頭，滾筒接收器用鋁箔包裹，轉(zhuǎn)速 50 r/min.預(yù)先設(shè)置紡絲參數(shù)，待紡絲機(jī)箱體內(nèi)部溫度、濕度環(huán)境達(dá)到預(yù)設(shè)值后再進(jìn)行紡絲.紡絲結(jié)束，確保切斷電源后取下覆蓋纖維的鋁箔，在 45 ℃ 的電熱鼓風(fēng)干燥箱干燥 8 h 后用密封保存.

1.4 測(cè)試與表征

紡絲液電導(dǎo)率測(cè)試：電導(dǎo)率儀校準(zhǔn)后，將電導(dǎo)電極完全浸入紡絲液體系中，記錄穩(wěn)定后的電導(dǎo)率值；清洗電導(dǎo)電極，進(jìn)行3次測(cè)試，取其平均值.

紡絲液黏度測(cè)試：將紡絲液倒入 100 mL 燒杯中，使轉(zhuǎn)子浸入紡絲液直至轉(zhuǎn)子液面刻度和液面相平，先預(yù)估紡絲液粘度范圍，調(diào)整適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速使粘度讀數(shù)在30～90格之間，根據(jù)公式計(jì)算黏度.

粘度公式為：η=K·α,

其中，η(mPa·s)=粘度，K=系數(shù)，α=指針?biāo)缸x數(shù).

SEM表征：從鋁箔上取下纖維膜在 45 ℃ 下真空干燥箱中干燥 2 h，剪成合適大小粘附于測(cè)試臺(tái)上，噴金處理后采用掃描電鏡觀察纖維膜表面形貌.

多孔纖維直徑：從SEM圖中隨機(jī)抽取100根多孔纖維為樣本，采用Image J圖像處理軟件測(cè)量其直徑，計(jì)算纖維的平均直徑和纖維變異系數(shù)CV值，根據(jù)下列公式計(jì)算CV值.

纖維表面孔洞覆蓋率測(cè)試：從固定倍數(shù)的SEM圖中選取6組試樣，隨機(jī)抽取單根納米多孔纖維，使用Adobe Photoshop Cs 6圖形處理軟件對(duì)纖維表面進(jìn)行二極化處理，調(diào)整閾值色階，計(jì)算單根纖維表面孔洞面積；重復(fù)測(cè)量3次，取其平均值，根據(jù)公式計(jì)算纖維表面孔洞覆蓋率.

2 結(jié)果與討論

2.1 紡絲液體系對(duì)納米多孔纖維形貌的影響

良好溶劑∶非溶劑質(zhì)量比10∶1，相對(duì)PLA質(zhì)量2%的復(fù)合抗菌劑，分別配制質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7%的DCM/DMF、DCM/DMAc、CF/DMF 3種紡絲液體系.紡絲參數(shù)：20號(hào)針頭，接收距離 18 cm，推速 0.003 0 mm/s，紡絲溫度 25 ℃，相對(duì)濕度50%.調(diào)節(jié)電壓使3種紡絲液體系紡絲過(guò)程穩(wěn)定、連續(xù)的形成射流.試樣SEM圖和內(nèi)附纖維直徑分布圖如圖2所示，孔洞覆蓋率與平均直徑如表1所示.

圖2 a、b、c分別為DCM/DMF、DCM/DMAc、CF/DMF溶劑體系所制備的多孔纖維SEM圖及纖維直徑分布圖

表1 不同溶劑體系所制備的納米多孔纖維平均直徑及孔洞覆蓋率

由圖2和表1可知，調(diào)節(jié)電壓為8.7、7.8、7.6 kV，3種紡絲液體系所制備的纖維表面均呈現(xiàn)納米多孔結(jié)構(gòu).其纖維表面孔洞覆蓋率分別為61.42%、56.87%、51.62%；纖維平均直徑為 1 264.7、1 143.3 、946.5 nm.因?yàn)檩^高的纖維表面孔洞覆蓋率使得纖維具有超高的比表面積，其次考慮溶劑CF的毒副作用大于DCM，而非溶劑DMAc原料價(jià)格高于DMF，所以綜合考慮毒副性、經(jīng)濟(jì)性和纖維孔洞覆蓋率因素，選擇DCM/DMF紡絲液體系進(jìn)一步研究.

2.2 紡絲液濃度對(duì)多孔纖維形貌的影響

DCM/DMF質(zhì)量比10∶1，相對(duì)PLA質(zhì)量2%的復(fù)合抗菌劑，紡絲參數(shù)：20號(hào)針頭，電壓 9.0 kV，接收距離 15 cm，推速 0.003 0 mm/s，溫度 25 ℃，相對(duì)濕度50%；分別配制質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為4%、5%、6%、7%、8%、9%和10%的紡絲液進(jìn)行紡絲，試樣SEM圖和內(nèi)附纖維直徑分布圖如圖3所示，表2為不同質(zhì)量百分?jǐn)?shù)紡絲液的電導(dǎo)率及黏度數(shù)據(jù).

由圖3和表2可知，4%和5%濃度的試樣SEM圖顯示有串珠結(jié)構(gòu)；質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為4%的試樣其串珠表面存在密集的納米孔洞，但串珠與串珠間纖維較細(xì)且未出現(xiàn)孔洞結(jié)構(gòu)；質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%的試樣其串珠結(jié)構(gòu)表面及串珠與串珠間纖維表面存在納米孔洞；因?yàn)?%和5%低于臨界濃度，其黏度也偏低(如表2所示)，高壓靜電作用力下紡絲液?jiǎn)挝惑w積內(nèi)所帶的電荷量偏高，電導(dǎo)率偏高，導(dǎo)致射流穩(wěn)定性較差，溶劑揮發(fā)不充分，溶質(zhì)團(tuán)聚而出現(xiàn)串珠結(jié)構(gòu).在質(zhì)量百分?jǐn)?shù)6%～9%范圍內(nèi)，可紡性逐漸增強(qiáng)；從對(duì)應(yīng)纖維直徑分布圖可知，纖維均勻程度提高，但纖維的平均直徑從 1 024.5 nm 增加到 1 426.4 nm；表面孔洞覆蓋率從67.5%增加到72.4%，最后減小至45.1%.這是因?yàn)榧徑z液濃度增大使其黏度、表面張力增大，紡絲液在電場(chǎng)區(qū)間分裂能力減弱，纖維直徑增粗.而質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的紡絲液進(jìn)行紡絲時(shí)射流穩(wěn)定性較差，針頭出現(xiàn)紡絲液凝固現(xiàn)象.綜合以上因素，選擇質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7%的紡絲液制備多孔納米纖維較為合理.

圖3 a、b、c、d、e、f分別為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)4%、5%、6%、7%、8%、9%的紡絲液所制備的納米多孔纖維SEM圖及纖維直徑分布圖

表2 不同濃度的紡絲液的黏度和電導(dǎo)率

2.3 紡絲電壓對(duì)多孔纖維形貌的影響

DCM/DMF質(zhì)量比10∶1，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7%，相對(duì)PLA質(zhì)量2%的復(fù)合抗菌劑，紡絲參數(shù)：20號(hào)針頭，接收距離 15 cm，推速 0.003 0 mm/s，溫度 25 ℃，相對(duì)濕度50%，電壓分別設(shè)置為:6.5、8.5、10.5、12.5、14.5 kV，試樣SEM圖和內(nèi)附纖維直徑分布圖如圖4所示.

圖4 a、b、c、d分別為電壓6.5、8.5、10.5、12.5 kV所制備的納米多孔纖維SEM圖及纖維直徑分布圖

由圖4可知，隨著電壓逐漸升高，纖維的直徑逐漸減小.電壓為 6.5 kV 時(shí)，纖維直徑分布差異較大，這是因?yàn)檩^低電壓使紡絲液所受電場(chǎng)力較小而難以克服紡絲液的表面張力，不能形成穩(wěn)定的“泰勒錐”[24].8.5～10.5 kV 區(qū)間，隨著電壓的升高，使紡絲液?jiǎn)挝惑w積內(nèi)所攜帶的電荷量逐漸增加，射流在電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)拉伸力和分裂能力變大，使紡絲液被充分拉伸而變細(xì)，電場(chǎng)能提供足夠的拉伸力以克服紡絲液的表面張力.電壓 12.5 kV 時(shí)，纖維的直徑變粗，這是因?yàn)殡妷浩?，射流在電?chǎng)區(qū)間噴射速度過(guò)快，射流拉伸和分裂不完全，制備的纖維直徑反而變粗.當(dāng)紡絲電壓設(shè)置為 14.5 kV 時(shí)，紡絲不能連續(xù)且均勻的進(jìn)行，接收板出現(xiàn)大量點(diǎn)狀聚合物；因?yàn)殡妷哼^(guò)高導(dǎo)致紡絲液所受電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)高，形成的“泰勒錐”形態(tài)穩(wěn)定性較差.綜合以上因素，紡絲電壓參數(shù)設(shè)置為 10.5 kV 來(lái)制備多孔納米纖維較為合理.

2.4 接收距離對(duì)多孔纖維形貌的影響

固定DCM/DMF質(zhì)量比10∶1，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7%，相對(duì)PLA質(zhì)量2%的復(fù)合抗菌劑，紡絲參數(shù)：20號(hào)針頭，電壓 10.5 kV，推速 0.003 0 mm/s，溫度 25 ℃，相對(duì)濕度50%，接收距離分別設(shè)置為：8、12、16、20、24 cm，試樣SEM圖和內(nèi)附纖維直徑分布圖如圖5所示.

圖5 a、b、c、d、e分別為接收距離8、12、16、20、24 cm所制備的納米多孔纖維SEM圖及纖維直徑分布圖

由圖5可知，隨著接收距離增大，纖維的平均直徑逐漸減小；接收距離為8cm時(shí)，纖維直徑較粗，因?yàn)檩^短的接收距離使射流在固定電場(chǎng)區(qū)間被拉伸時(shí)間較短.隨著接收距離的逐漸增加，纖維在電場(chǎng)區(qū)間的拉伸時(shí)間和所受的總拉伸力逐漸增大，纖維的直徑隨之減小.接收距離為 24 cm 的纖維平均直徑最小，但是有些纖維未到達(dá)接收板而附著在機(jī)箱體，可能引起短路情況.接收距離對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度有直接的影響，同時(shí)接收距離決定了射流被拉伸的時(shí)間，綜合以上因素，接收距離設(shè)置20cm來(lái)制備納米多孔纖維較為合理.

2.5 DCM/DMF質(zhì)量比對(duì)多孔纖維形貌的影響

質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7%，相對(duì)PLA質(zhì)量2%的復(fù)合抗菌劑，紡絲參數(shù)：20號(hào)針頭，電壓 10.5 kV，推速 0.003 0 mm/s，接收距離 20 cm，溫度 25 ℃，相對(duì)濕度50%，配制DCM/DMF質(zhì)量比為5∶1、7∶1、9∶1、11∶1、13∶1的紡絲液，試樣SEM圖和內(nèi)附纖維直徑分布圖如圖6所示，纖維表面孔洞覆蓋率及平均直徑如表3所示.

由圖6和表3可知，DCM/DMF質(zhì)量比5∶1時(shí)，纖維表面納米多孔結(jié)構(gòu)較少，這是因?yàn)榧徑z液體系中DCM占比相對(duì)偏低，射流上含有的DCM揮發(fā)速率較慢，導(dǎo)致熱力學(xué)不穩(wěn)定現(xiàn)象不明顯，從而阻礙了熱致相分離而制孔.隨著DCM質(zhì)量比例增加，紡絲液體系的揮發(fā)性增強(qiáng)，熱致相分離現(xiàn)象也得以增強(qiáng)，導(dǎo)致纖維表面孔洞密度和孔隙率逐漸增大，使纖維膜比表面積和粗糙程度大幅度提高.DCM/DMF質(zhì)量比為11∶1時(shí)，紡絲的穩(wěn)定性有所減弱，針頭上不時(shí)有紡絲液凝固現(xiàn)象，需要進(jìn)行處理，纖維的均勻程度受到一定的影響，但制備的纖維孔隙率會(huì)增加.DCM/DMF質(zhì)量比為13∶1時(shí)，纖維的可紡性較差，紡絲針頭經(jīng)常出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象而不能形成連續(xù)且均勻的纖維；因?yàn)槿軇〥CM占比過(guò)高射流流經(jīng)噴頭不能立即揮發(fā)完全，導(dǎo)電性高的DMF溶液占比較低，紡絲液電導(dǎo)率較低，不利于紡絲.綜合以上因素，選擇DCM/DMF質(zhì)量比例為11∶1來(lái)制備納米多孔纖維較為合理.

圖6 a、b、c、d分別為DCM/DMF質(zhì)量比5∶1、7∶1、9∶1、11∶1所制備的納米多孔纖維SEM圖及纖維直徑分布圖

表3 DCM/DMF質(zhì)量比對(duì)所制備的納米多孔纖維平均直徑及孔洞覆蓋率

2.6 相對(duì)濕度對(duì)多孔纖維形貌的影響

質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7%，相對(duì)PLA質(zhì)量2%的復(fù)合抗菌劑，紡絲參數(shù)：20號(hào)針頭，電壓 10.5 kV，推速 0.003 0 mm/s，接收距離 20 cm，溫度 25 ℃，DCM/DMF質(zhì)量比11∶1，相對(duì)濕度設(shè)置為25%、35%、45%、55%、65%、75%，試樣SEM圖和內(nèi)附纖維直徑分布圖如圖7所示，纖維表面孔洞覆蓋率及平均直徑如表4所示.

圖7 a、b、c、d、e、f分別為相對(duì)濕度為25%、35%、45%、55%、65%、75%所制備的納米多孔纖維SEM圖及纖維直徑分布圖

表4 不同紡絲相對(duì)濕度所制備的納米多孔纖維平均直徑及孔洞覆蓋率

由圖7和表4可知，紡絲環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)納米多孔纖維表面的孔洞覆蓋率影響較大，紡絲相對(duì)濕度為25%時(shí)，纖維表面孔洞覆蓋率為27.7%，孔洞深度較淺；紡絲相對(duì)濕度從35%增加到65%時(shí)，纖維表面孔洞覆蓋率從34.1%增加到64.5%，納米孔洞變大且較深而導(dǎo)致纖維表面比較粗糙，使得纖維比表面積增大.紡絲環(huán)境相對(duì)濕度直接影響纖維表面孔洞覆蓋率；這是因?yàn)橄鄬?duì)濕度參數(shù)越高，紡絲機(jī)艙內(nèi)空氣中水蒸汽含量越高，射流在電場(chǎng)區(qū)間受電場(chǎng)力拉伸而沿著螺旋路徑運(yùn)動(dòng)，DCM的快速揮發(fā)使射流表面的溫度急劇下降，使空氣中的水蒸氣凝聚成小液滴滲透于纖維表面，小液滴的蒸發(fā)使纖維表面形成納米多孔結(jié)構(gòu)，即纖維表面出現(xiàn)“呼吸圖案”效應(yīng)和氣相誘導(dǎo)相分離致孔現(xiàn)象.相對(duì)濕度增加至75%時(shí)，纖維表面孔洞覆蓋率減小至54.7%，因?yàn)橄鄬?duì)濕度偏高影響DCM的快速揮發(fā)，影響相分離.綜合以上因素，選擇紡絲相對(duì)濕度為65%來(lái)制備納米多孔纖維較為合理.

2.7 環(huán)境溫度對(duì)多孔纖維形貌的影響

質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7%，相對(duì)PLA質(zhì)量2%的復(fù)合抗菌劑，紡絲參數(shù)：20號(hào)針頭，電壓 10.5 kV，推速 0.003 0 mm/s，接收距離 20 cm，DCM/DMF質(zhì)量比11∶1，相對(duì)濕度55%，紡絲機(jī)箱內(nèi)溫度設(shè)置為15、20、25、30、35 ℃，試樣SEM圖和內(nèi)附纖維直徑分布圖如圖8所示，纖維表面孔洞覆蓋率及平均直徑如表5所示.

圖8 a、b、c、d、e分別為紡絲溫度15、20、25、30、35 ℃所制備的納米多孔纖維SEM圖及纖維直徑分布圖

表5 不同紡絲環(huán)境溫度所制備的納米多孔纖維平均直徑及孔洞覆蓋率

由圖8和表5可知，15～25 ℃ 范圍內(nèi)，隨著紡絲環(huán)境溫度升高，纖維表面孔洞覆蓋率由21.3%增大至58.9%，因?yàn)殡S著紡絲環(huán)境溫度的升高，使DCM的揮發(fā)速度加快，射流表面的溫度急劇降低，空氣中水蒸氣凝聚的小液滴數(shù)量增多、體積增大而更充分滲透在纖維表面，增強(qiáng)了“呼吸圖案”效應(yīng)和氣相誘導(dǎo)相分離致孔現(xiàn)象.繼續(xù)升高溫度至 30 ℃ 時(shí)，纖維表面孔洞覆蓋率開(kāi)始減小至54.8%；35 ℃ 時(shí)纖維表面孔洞覆蓋率減小至41.7%；因?yàn)檩^高紡絲溫度雖加快了溶劑的揮發(fā)速度，但由于較高的紡絲環(huán)境溫度使由溶劑揮發(fā)導(dǎo)致纖維表面溫度急劇下降的現(xiàn)象減弱，空氣中水蒸氣遇冷凝聚的小液滴數(shù)量和體積減小，導(dǎo)致纖維表面孔洞覆蓋率隨紡絲溫度增加而減小.綜合以上因素，選擇紡絲溫度 25 ℃ 來(lái)制備納米多孔纖維較為合理.

2.8 復(fù)合抗菌劑含量對(duì)纖維形貌的影響

質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7%，添加相對(duì)PLA質(zhì)量0%、1%、2%、3%、4%的復(fù)合抗菌劑，紡絲參數(shù)：20號(hào)針頭，電壓 10.5 kV，推速 0.003 0 mm/s，接收距離 20 cm，DCM/DMF質(zhì)量比11∶1，相對(duì)濕度為55%，紡絲溫度 25 ℃，試樣SEM圖和內(nèi)附纖維直徑分布圖如圖9所示，纖維表面孔洞覆蓋率及平均直徑如表6所示.

圖9 a、b、c、d、e分別為復(fù)合抗菌劑含量0%、1%、2%、3%、4%所制備的納米多孔纖維SEM圖及纖維直徑分布圖

表6 復(fù)合抗菌劑添加量制備的納米多孔纖維平均直徑及孔洞覆蓋率

由圖9和表6可知，不同添加量的復(fù)合抗菌劑的紡絲液所制備的試樣均呈現(xiàn)納米多孔結(jié)構(gòu)，未添加復(fù)合抗菌劑的纖維表面孔洞覆蓋率高達(dá)61.4%，孔洞較大，較深；而添加復(fù)合抗菌劑制備的纖維孔洞覆蓋率均小幅度減小，添加1%～4%時(shí)纖維表面孔洞覆蓋率隨復(fù)合抗菌劑添加量的增加變化不大，在52.8%～56.1%范圍內(nèi).其次纖維直徑隨著復(fù)合抗菌劑添加量增加而減小，因?yàn)闊o(wú)機(jī)硅載銀抗菌粉末的增加會(huì)使紡絲液中的離子數(shù)增加使得導(dǎo)電性提高，紡絲時(shí)射流表面電荷提高使得纖維穩(wěn)定性和連續(xù)性增強(qiáng)，射流拉伸更加充分.綜合以上因素，選擇添加抗菌劑4%來(lái)制備納米多孔纖維較為合理.

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)采用靜電紡絲技術(shù)探討了紡絲液性質(zhì)、質(zhì)量百分?jǐn)?shù)、電壓、接收距離、溶劑比例、溫度、濕度和抗菌劑添加量對(duì)制備無(wú)機(jī)-有機(jī)摻雜的納米多孔結(jié)構(gòu)纖維工藝參數(shù)，并進(jìn)行工藝的優(yōu)化探討，得到最優(yōu)工藝參數(shù)為：質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7%、電壓 10.5 kV、接收距離 20 cm、DCM/DMF=11∶1、溫度 25 ℃、濕度65%、添加4%的復(fù)合抗菌劑，所制備的納米多孔纖維平均直徑為 947.9 nm，纖維表面孔洞覆蓋率為52.8%.