基于碳納米管和聚已內(nèi)酯微球的PVA靜電紡納米纖維射流的拉伸研究.pdf

1、靜電紡絲是當前一種最簡單易行的制備納米纖維的方法。靜電紡納米纖維極大的比表面積，靈活地表面功能化整理以及優(yōu)異的力學(xué)行為等被廣泛地應(yīng)用到復(fù)合材料、過濾材料、藥物載體和組織工程等領(lǐng)域。射流是形成納米纖維的基礎(chǔ)，射流在運動過程中拉伸細化的程度決定了所得納米纖維直徑的大小和均勻程度。因此，研究射流的拉伸機理對有效控制納米纖維的直徑具有十分重要的意義。本文在前期研究的基礎(chǔ)上，對射流的拉伸受力模型進行改進，在原有模型上增加了液體內(nèi)部壓力和表面張力等

2、對射流的影響，利用質(zhì)量守恒定律、電荷守恒定律和動量守恒定律研究靜電紡穩(wěn)定段射流的拉伸，建立了射流的半徑r與射流距離泰勒錐頂點軸向距離z之間的模型，滿足:r～Cz-1/2+C1，其中C和C1均是常數(shù)。
　　強度低的缺點極大地限制了靜電紡納米纖維氈的應(yīng)用。為了改善納米纖維的性能，本文從復(fù)合納米纖維的角度出發(fā)，在PVA紡絲液中添加力學(xué)、電學(xué)以及熱學(xué)等性能優(yōu)異的單壁碳納米管來研究復(fù)合納米纖維的成絲機理。預(yù)測分析單壁碳納米管對穩(wěn)定段射流的拉

3、伸性能影響，建立相應(yīng)的射流拉伸模型:r～z-1/2。測試分析加入單壁碳納米管之后PVA溶液的性質(zhì)（粘度、電導(dǎo)率和表面張力）變化，掌握其變化基本規(guī)律。測試結(jié)果顯示，隨著單壁碳納米管質(zhì)量分數(shù)的不斷增大，溶液的粘度呈指數(shù)增加的趨勢;溶液的電導(dǎo)率與單壁碳納米管的質(zhì)量分數(shù)基本呈正相關(guān)關(guān)系;溶液的表面張力在本次實驗測量中變化不顯著。利用載玻片截取動態(tài)的靜電紡穩(wěn)定段射流，在光學(xué)顯微鏡下測量射流的半徑與其對應(yīng)的軸向距離，將實驗數(shù)據(jù)無量綱化，并對拉伸圖形

4、作線性擬合。與純PVA溶液靜電紡穩(wěn)定段射流的拉伸相比，單壁碳納米管的加入對穩(wěn)定段射流的拉伸率沒有太大的影響，兩者均滿足r～z-1/2的關(guān)系，實驗結(jié)果與理論推導(dǎo)相一致，即驗證了預(yù)測分析的合理性和拉伸模型的可行性。單壁碳納米管的質(zhì)量分數(shù)對穩(wěn)定段射流的直徑有一定的影響，隨著單壁碳納米管質(zhì)量分數(shù)的增加，同一軸向距離處射流的直徑逐漸增大。以上結(jié)論對復(fù)合增強納米纖維的制備與研究提供了有效地理論支持。
　　本文采用乳化溶劑揮發(fā)法加工微球，分別選

5、取聚己內(nèi)酯(PCL)作為制備微球的材料，低粘度PVA作為乳化劑，對影響微球粒徑分布的主要參數(shù)（PCL的質(zhì)量分數(shù)，乳化劑PVA的質(zhì)量分數(shù)和勻質(zhì)器的轉(zhuǎn)速）進行正交試驗設(shè)計，通過掃描電鏡(SEM)下微球的形態(tài)觀察，以及微球粒徑分析軟件所得到的微球粒徑分布直方圖，并結(jié)合正交試驗的直觀分析和方差分析，確定乳化劑PVA的質(zhì)量分數(shù)是影響微球粒徑離散系數(shù)的最重要參數(shù)，并利用優(yōu)化之后的參數(shù)重新制備微球，得到了適用于靜電紡絲射流拉伸測試的均勻PCL微球。<

6、br>　　將PCL微球添加到高粘度PVA溶液中靜電紡絲制備復(fù)合微球納米纖維。預(yù)測分析PCL微球?qū)o電紡絲穩(wěn)定段射流的拉伸性能影響，建立相應(yīng)的射流拉伸模型:r～z-1。測試分析加入PCL微球之后PVA溶液的性質(zhì)（粘度和電導(dǎo)率）變化，掌握其變化基本規(guī)律。測試結(jié)果顯示，隨著PCL微球質(zhì)量分數(shù)的不斷增大，溶液的粘度呈指數(shù)增加的趨勢;添加PCL微球之后溶液的電導(dǎo)率有一定程度的下降，隨著PCL微球質(zhì)量分數(shù)的增加，下降幅度逐漸較小，趨于穩(wěn)態(tài)。用載玻片