醋酸纖維素電紡絲的研究.pdf

1、目前,用于制備聚合物納米纖維的最有效的方法是靜電紡絲方法。近年來,已通過靜電紡成功制備了不同聚合物納米纖維,主要是溶液和熔融聚合物。這種纖維的潛在應用已被開發(fā),主要用于增強納米復合材料。許多關于電紡聚合物納米纖維的研究和發(fā)展包括生產工藝,纖維結構,性能表征和應用的文章已發(fā)表。同時,人們也研究了電紡技術的局限性和將來的發(fā)展趨勢。
　　 電紡絲技術是基于高壓靜電場下導電流體產生高速噴射的原理發(fā)展而來,其基本過程是:聚合物溶液和熔體在

2、幾千至幾萬伏的高壓靜電場下克服表面張力而產生帶電噴射流,溶液或熔體射流在噴射過程中干燥、固化,并保持一定的電荷量,最終落在接受裝置上形成纖維氈或其它形狀的纖維結構物。電紡絲制得纖維直徑一般在數十納米到數微米之間。
　　 本文采用二甲基乙酰胺(DMAC)與丙酮的混合物為溶劑對醋酸纖維素(SCA)電紡過程中溶液性質對纖維直徑及形態(tài)的影響進行研究。不同的溶液性質具體表現(xiàn)為不同的溶度參數、粘度、表面張力、揮發(fā)度等參數,而纖維直徑的細化是

3、以上參數共同作用的結果。溶液濃度以及其所對應的粘度是控制電紡纖維形態(tài)的重要參數之一。為了研究溶劑對電紡的影響,本文采用二甲基乙酰胺、丙酮以及它們的混合溶液作為溶劑。由于丙酮具有較強的揮發(fā)性,對溶液的揮發(fā)度起了決定性作用,使電紡纖維的直徑的改變受其影響最大。通過掃描電鏡圖可觀察到電紡纖維的形態(tài)及結構,特別是當DMAC:丙酮的混合比為20:80時,可以看到纖維表面充滿凹陷的小孔。
　　 本實驗中,通過添加兩種不同的可溶性無機鹽,氯化

4、鋰和氯化鈣,促進二醋酸纖維素的溶解。無機鹽的加入會導致溶液粘度、表面張力的下降以及電導率和電荷密度的上升。但隨著鹽含量的上升,紡絲液的粘度和表面張力也會隨之增大。由于離子直徑不同,不同的鹽對溶液性質具有不同的影響,從而間接影響到電紡絲的形成。所有這些因素都在這論文中有所討論。在二醋酸纖維素溶液中添加可溶性無機鹽能增加射流所攜帶的凈電荷密度,凈電荷數越大,施加在射流上的電場力也越大。
　　 本文在理論分析的基礎上,提出了兩種不同方

5、法計算電紡絲的速率。通過理論及實驗數據的分析,比較了兩種方法的合理性。實驗結果表明,由公式法推算得到的速率和加速度與理論分析不一致,而由還原法得到的速率比值要小于由公式法計算得到的速率值,推算得到的加速度呈先下降后上升的趨勢,符合電紡絲過程的受力分析,整個細化過程也與受力變化趨勢基本符合。
　　 本文創(chuàng)新點:
　　 1.從溶液性質本身著手,側重于分析不同溶劑及混合溶劑的不同混合比例對于醋酸纖維素溶液各項性能所產生的重大影

6、響,通過實驗研究,從紡絲原液性質角度總結出溶劑性質對于制備醋酸纖維素納米纖維的影響,從而選擇合適的溶劑及混合溶劑比；
　　 2.通過改變溶液中添加的可溶性無機鹽種類及含量,研究不同無機鹽及其含量對溶液性質所產生的影響,利用電紡絲基礎理論分析可溶性無機鹽對醋酸纖維素電紡絲的影響；
　　 3.結合試驗結果,對電紡絲過程的動力學及紡絲速率作一定分析,在分析和實驗的基礎上,提出可能的關于電紡速率的計算公式,并通過實驗數據進行驗證