基于药蜀葵根黏液与聚乙烯醇的环保电纺纤维：性能增强与可持续应用

本研究针对药蜀葵根黏液（Althaea officinalis L. mucilage）电纺性能不足的问题，通过将其与聚乙烯醇（PVA）以3:1、6:1、7:1比例共混，系统优化了纤维的力学、热学及结构特性。结果表明，7:1比例的复合纤维直径均匀（0.20 ± 0.03 μm），拉伸强度提升至14.71 MPa，结晶度与热稳定性显著增强。FTIR和XRD证实了PVA与黏液间的氢键相互作用及分子有序性。该研究为生物医用支架、食品包装等可持续材料开发提供了新策略。

　　

在追求可持续发展的时代背景下，生物基材料因其环境友好特性备受关注。然而，许多天然多糖虽具备优异的生物相容性和可降解性，却因电纺性能差而难以直接应用于纳米纤维制备。药蜀葵根黏液作为一种富含多糖的天然聚合物，具有出色的成膜性和生物活性，但其电纺可行性此前尚未得到充分探索。这一瓶颈限制了该材料在食品包装、药物递送等领域的应用潜力。

为解决这一问题，来自伊朗的研究团队在《Polymer Testing》发表了一项创新研究。他们采用电纺技术将药蜀葵根黏液与合成聚合物聚乙烯醇(PVA)共混，通过调控溶液流变学特性与工艺参数，成功制备出高性能复合纤维。研究采用流变仪测定溶液粘度，SEM观察纤维形貌，FTIR和XRD分析分子相互作用，DSC评估热稳定性，并进行了系统的力学性能测试。

3.1 粘度测量
剪切稀化实验显示，7:1 PVA-黏液混合液具有最高粘度（0.68 dS/m），表明黏液增强了分子缠结网络。这种特性为后续形成均匀纤维奠定了基础。

3.2 电导率与表面张力
黏液添加使溶液电导率提升至纯PVA的2.5倍（0.77 vs 0.27 dS/m），而7:1配比的表面张力（48.93 mN/m）在可纺性与纤维形态间取得最佳平衡。

3.4 纤维形貌
SEM证实7:1比例产生最均匀的无珠纤维（直径0.20 ± 0.03 μm），其直径分布呈正态曲线，显著优于纯PVA纤维（0.18 ± 0.09 μm）。

3.5 力学性能
黏液使纤维拉伸强度提升397%（14.71 vs 2.96 MPa），断裂伸长率增加32%（6.72% vs 5.1%），这归因于黏液与PVA的协同增强效应。

3.6 FTIR分析
1733 cm^-1处C=O键峰位移表明氢键形成，而1089 cm^-1处C-O-C振动增强证实了分子间相互作用，这些非共价键改善了材料稳定性。

3.7 XRD图谱
7:1样品在30.33°处的衍射峰半高宽(FWHM)降低14%（18.27 vs 21.37），显示黏液诱导了更有序的晶体结构，这与力学性能提升直接相关。

3.8 DSC分析
黏液使热分解起始温度提高53°C（185.2 vs 131.8°C），且反应焓值增加128%（6.23 vs 2.73 J/g），证明材料在高温应用中的潜力。

该研究不仅首次实现了药蜀葵根黏液的高效电纺，更通过多尺度表征揭示了生物-合成聚合物协同作用机制。其创新性体现在：开发出结晶度与力学性能同步提升的复合体系；明确了黏液浓度对溶液电导率-粘度协同调控规律；为天然多糖在柔性电子、活性包装等领域的应用提供了理论依据。未来研究可进一步探索纤维的生物降解动力学及在伤口敷料中的实际性能，推动这类绿色材料从实验室走向产业化。