聚對苯二甲酸丙二醇酯及其復合體系的靜電紡絲.pdf

1、在線型飽和聚酯家族中，聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)是近年來出現(xiàn)的新成員。它兼具了家族中聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的強度高、耐熱性佳和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的柔性好、易加工的優(yōu)點，因此PTT在熱塑性工程塑料領域，尤其是在纖維領域具有良好的應用前景。此外，由于其聚合單體來源于玉米糖等可再生資源，因而PTT被譽為新世紀的綠色材料之一，并越來越受到人們的關注。
　　 隨著科技的發(fā)展，在纖維領域中納米技術日益重要，因此制備超

2、細纖維成為了重要的研究方向之一。這其中，靜電紡絲是最簡單易行的制備超細纖維的方法之一。盡管迄今為止靜電紡絲已得到廣泛的研究，并成功制備出多種聚合物材料的納米纖維，但就PTT及其復合體系而言，其電紡研究目前尚無詳細報道，而這對PTT基纖維的應用及發(fā)展是必要的。
　　 因此，本文首先研究了PTT電紡的基礎工藝，通過改變紡絲溶液濃度、電壓、接收距離等進行靜電紡絲，然后利用形貌表征手段總結各種因素對PTT電紡纖維形態(tài)的影響，確定最佳實驗

3、條件；在此基礎上然后用同樣的思路和實驗方法，研究了PTT/碳納米管復合體系(PTT/CNT)的靜電紡絲，著重討論了不同性質(zhì)的碳納米管在PTT基體和纖維中的分散，力求探索出控制PTT納米導線形態(tài)的因素和影響機理。此外，還利用靜電紡絲技術來控制薄膜試樣的制備，以供PTT結晶等宏觀行為的研究。得到結果敘述如下：
　　 (1)紡絲液濃度較低時進行PTT的靜電紡絲，容易形成微小液滴，而高濃度下則難以連續(xù)紡絲，只有在合適的濃度下才能制備出連

4、續(xù)纖維；復配溶劑的配比也會影響纖維的形態(tài)，三氟乙酸用量過多則纖維容易粘結，用量過低PTT則難以溶解；獲得的纖維直徑隨電壓的增大而減小，但在高電壓下纖維的均一性有所下降；此外，纖維直徑還依賴于接收距離。由此得出的PTT最佳電紡工藝為：溶劑為三氟乙酸/二氯甲烷(1:2 v/v)，紡絲液濃度為0.200g/ml，電壓為16 kV，接收距離為15 cm，在此條件下能夠制備出形態(tài)均一，無珠串無液滴的纖維，纖維平均直徑為317 nm，分布區(qū)間為28

5、5-345 nm；
　　 (2)紡絲液濃度及電紡工藝的變化對PTT/CNT復合體系靜電紡絲的影響與對純PTT靜電紡絲的影響一致。略有不同的是，PTT/CNT復合纖維的直徑要大于純PTT纖維。此外，CNT的表面修飾以及長徑比強烈影響CNT在電紡纖維中的分布以及纖維形態(tài)。由于與PTT的親和力較弱，表面羥基化的CNT在PTT基體中分散要差于羧基化的CNT。而與長徑比較小的CNT相比，大長徑比的CNT更容易彎曲甚至纏繞，因此在PTT基體

6、中不是以單個或小束的形式分散，而是以具有較大流體力學半徑、高體積分數(shù)的小團形式存在。因此，包含表面羥基化CNT的復合纖維具有珠串結構，而填充高長徑比CNT的體系甚至難以得到連續(xù)的電紡纖維。相同電紡工藝及紡絲液濃度下，只有長徑比較小且表面羧基化的CNT在纖維基體中具有良好的取向度，且纖維形態(tài)均一，形成了納米導線結構；
　　 (3)用靜電紡絲制備的薄膜可以很好的用于PTT環(huán)帶球晶觀察。在晶體生長區(qū)域Ⅱ的溫度范圍內(nèi)結晶后，純PTT及其