纤维素/壳聚糖电纺纳米纤维溶剂体系研究进展

徐开蒙， 王智辉， 史正军,2， 吴佳喜， 张钰禄， 杜官本,2*

(1.西南地区林业生物质资源高效利用国家林业和草原局重点实验室，西南林业大学，云南 昆明 650224；2.西南山地森林资源保育与利用教育部重点实验室，西南林业大学，云南 昆明 650224)

纤维素与壳聚糖是自然界中储量最丰富的两种天然生物质高分子。目前，全球每年产生的纤维素和壳聚糖总量分别为700万亿吨和1 000亿吨。纤维素广泛存在于植物细胞壁中，壳聚糖主要存在于虾蟹等甲壳纲壳类动物的外壳中[1-3]，两者化学结构相似，均是由葡萄糖基本单元通过β-1，4糖苷键连接而成的直链型高分子，前者具有优异的机械性能与化学稳定性，后者具有良好的生物相容性与广谱抗菌性[4]。将纤维素与壳聚糖复合可制得力学性能、抗菌性能、热稳定性能、保水性能和吸附性能等更加突出的绿色环保复合材料，并进一步拓展其使用范围[5-8]。将纤维素、壳聚糖通过静电纺丝法制备的纳米纤维具有比表面积大、纤维直径小且均匀、克重低以及独特的纤维交织多孔网络结构等优点，在新型绿色储能、过滤吸附、生物医药等功能化绿色新材料领域具有广阔的发展前景[9-10]。然而，分子中的半结晶结构使两种原料氢键结合作用极强且内聚能密度较高，难以被普通溶剂溶解，极大地限制了天然纤维素、壳聚糖的静电纺丝纳米纤维材料的制备与应用。为成功实现静电纺丝，纺丝基质必须呈液态，即纤维素、壳聚糖需溶解形成纺丝液，并且在形成纳米纤维之前，纺丝液在高压电场作用下需克服电场力和液滴表面张力从针头尖端喷射出来，纺丝液的电性能、表面张力、黏度和挥发速度等均对所形成的纳米纤维有重大影响。……