靜電紡絲-噴霧技術(shù)制備PVDF多孔纖維-微球及性能研究.pdf

1、納米材料和多孔材料具有比表面積大、孔隙率高、表面活性高，同時吸附性很強(qiáng)等特性，在能源化工、生物醫(yī)藥、環(huán)境科學(xué)和國防工程等領(lǐng)域都具有巨大的應(yīng)用潛力。靜電紡絲技術(shù)是一種方便、直接和經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)納米纖維材料的方法，具有多孔結(jié)構(gòu)的纖維可以通過將靜電紡纖維進(jìn)行后處理或調(diào)整靜電紡絲的工藝參數(shù)而被便捷地制造出來;而靜電噴霧技術(shù)是這些年來才被廣泛應(yīng)用于制備聚合物多孔微球的新方法，該方法操作簡單、切實可行。在材料中引入多孔結(jié)構(gòu)，使其比表面積大幅增長，同時會

2、增加更多的優(yōu)異性能，因此在更多領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的發(fā)展?jié)摿?，提高了?yīng)用價值。
　　本文以靜電紡絲技術(shù)制備了PVDF纖維和具有多孔結(jié)構(gòu)的PVDF多孔纖維，以靜電噴霧技術(shù)制備了具有多孔結(jié)構(gòu)的PVDF多孔微球，綜合采用了旋轉(zhuǎn)粘度計、掃描電鏡和比表面積及孔徑分析儀等儀器對溶液性質(zhì)和所制備樣品的性能進(jìn)行表征，使用圖像分析軟件ImageJ對纖維直徑和微球粒徑進(jìn)行測量和統(tǒng)計，主要研究了溶液性質(zhì)和加工參數(shù)對于所制備樣品的影響及規(guī)律，為制備PVDF纖維

3、和具有多孔結(jié)構(gòu)的PVDF多孔纖維以及PVDF多孔微球提供實驗依據(jù)和理論基礎(chǔ)。本文得到的結(jié)論主要如下:
　　1、靜電紡絲技術(shù)制備PVDF纖維:隨著溶液濃度增大，溶液的旋轉(zhuǎn)粘度和所制備纖維的直徑以指數(shù)方式增大，溶液濃度較低時存在聚合物珠粒，隨著濃度增加，珠粒減少最后消失;隨著DMF/丙酮混合溶劑中丙酮比例的增加，溶液的旋轉(zhuǎn)粘度降低，纖維直徑變大，表面由光滑變粗糙;隨著紡絲電壓增大，PVDF纖維平均直徑先變小后變大;隨著紡絲速度增大，P

4、VDF纖維平均直徑線性增大;隨著接收距離的增加，PVDF纖維平均直徑先變小后變大，接收距離過小時纖維之間發(fā)生粘結(jié)，接收距離過大時出現(xiàn)聚合物珠粒并逐漸增多;在PVDF溶液質(zhì)量百分比濃度為20wt％、DMF/丙酮體積比例為8∶2、紡絲電壓為15kV、紡絲速度為2.0ml/h和接收距離為15cm時，經(jīng)過靜電紡絲可以得到表面光滑、直徑分布均勻同時沒有珠粒和粘結(jié)等缺陷的平均直徑為0.39μm的PVDF纖維。
　　2、靜電紡共混聚合物制備PV

5、DF多孔纖維:靜電紡PVDF/PEG和PVDF/PVP共混聚合物溶液時，制備的雙組份纖維發(fā)生相分離，通過使用乙醇/水混合溶劑選擇性溶解其中的PEG或PVP，可以得到多孔結(jié)構(gòu)PVDF纖維;使用PEG作為致孔劑時，隨著PEG分子量的增加，PVDF多孔纖維的平均直徑逐漸增大，多孔結(jié)構(gòu)先增多后減少，PEG分子量為6,000時致孔效果最佳;PEG分子量為6,000時，隨著PEG用量增加，PVDF多孔纖維的比表面積、總孔體積和孔平均直徑都逐漸增加;

6、使用PVP作為致孔劑時，PVDF多孔纖維的比表面積、總孔體積和孔平均直徑與使用PEG作為致孔劑相比都有所增加，隨著PVP用量的增加，所制備PVDF多孔纖維的比表面積、總孔體積和孔平均直徑都逐漸增加，而纖維的平均直徑逐漸減小;
　　3、靜電噴霧技術(shù)制備PVDF多孔微球:隨著溶液濃度增加，靜電噴霧產(chǎn)物由破碎的片狀結(jié)構(gòu)變成球狀結(jié)構(gòu)再變成串珠狀結(jié)構(gòu)，PVDF多孔微球比表面積和總孔體積逐漸減小、孔平均直徑先增大后減小;隨著混合溶劑中DMF比

7、例的增加，PVDF多孔微球的表面多孔結(jié)構(gòu)逐漸減少，其比表面積、總孔體積和孔平均直徑也逐漸減小;隨著噴霧電壓的增大，PVDF多孔微球的平均粒徑先增大后減小，粒徑分布范圍逐漸變寬;隨著接收距離的增大，PVDF多孔微球的平均粒徑逐漸減小，粒徑分布范圍也逐漸變窄;隨著注射速度的增加，PVDF多孔微球的平均粒徑逐漸增大，粒徑分布范圍也逐漸變寬;在PVDF溶液質(zhì)量百分比濃度為3wt％、使用純丙酮作為溶劑、噴霧電壓為12kV、注射速度為4.0ml/h