復(fù)合靜電紡制備螺旋納米纖維影響因素的研究.pdf

1、仿生結(jié)構(gòu)的螺旋納米纖維由于具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)性能而受到關(guān)注。將螺旋結(jié)構(gòu)引入微納米纖維，不僅保持微納米纖維高比表面積、高孔隙率的性能，而且添加了一些優(yōu)良的性能：螺旋納米纖維類似彈簧的結(jié)構(gòu)使其具有較大的伸長(zhǎng)；三維螺旋結(jié)構(gòu)為纖維提供更多的空腔，使其擁有更高的孔隙率。采用復(fù)合靜電紡絲技術(shù)制備出的微納米纖維膜同時(shí)具備兩種聚合物的特性，相對(duì)于傳統(tǒng)靜電紡的纖維膜而言具有更為廣泛的應(yīng)用。
　　本文主要以兩種彈性不同的高聚物為原料，采用復(fù)合靜電紡絲技術(shù)

2、制備螺旋納米纖維，并較系統(tǒng)地研究了噴嘴結(jié)構(gòu)（包括同軸、偏芯和并列）、聚合物種類（包括彈性聚合物和剛性聚合物）、溶液性質(zhì)（包括LiCl的添加量、溶解TPU的溶劑和聚合物溶液的濃度與粘度）和紡絲工藝參數(shù)（包括紡絲電壓、噴嘴到滾筒的距離、滾筒的轉(zhuǎn)速和芯殼溶液流速比）對(duì)螺旋納米纖維形成的影響，并對(duì)纖維膜的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。
　　本文第二章以聚間苯二甲酰間苯二胺（Nomex）和聚氨酯（TPU）為原料制備螺旋納米纖維，并對(duì)纖維膜的力學(xué)性能進(jìn)

3、行測(cè)試，結(jié)果表明具有螺旋結(jié)構(gòu)的纖維具有較好的伸長(zhǎng)性能。采用不同結(jié)構(gòu)的噴嘴進(jìn)行復(fù)合靜電紡，結(jié)果表明三種結(jié)構(gòu)的噴嘴均能制備出螺旋納米纖維，但螺旋纖維的形成效率存在較大的差異，偏芯噴嘴螺旋納米纖維的形成效率最高。利用偏芯噴嘴，將芯殼溶液互換也可制備出螺旋納米纖維，但粗細(xì)不均勻。將偏芯結(jié)構(gòu)的噴嘴進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)行復(fù)合靜電紡，發(fā)現(xiàn)兩種聚合物溶液的混溶時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短都不利于螺旋納米纖維的形成，兩種聚合物溶液的混溶時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在紡絲過(guò)程中兩種聚合物受力差異

4、小不利于螺旋的形成。混溶時(shí)間過(guò)短，大部分溶液以單組分的形式被拉伸成絲，也不利于螺旋的形成。
　　本文第三章以兩種TPU和三種剛性聚合物組分（Nomex, PAN， PS）進(jìn)行復(fù)合靜電紡絲，研究發(fā)現(xiàn)聚合物種類對(duì)螺旋納米纖維形成有顯著的影響。Nomex/聚酯型TPU可以制備出螺旋結(jié)構(gòu)納米纖維，而Nomex/聚醚型TPU不能夠制備出螺旋納米纖維。彈性聚合物選用聚酯型TPU，分別對(duì)Nomex/TPU、PAN/TPU和PS/TPU進(jìn)行復(fù)合靜

5、電紡，發(fā)現(xiàn)Nomex/TPU體系可制備出較多的螺旋納米纖維，PAN/TPU體系制備出的螺旋納米纖維較少，PS/TPU體系不能制備出螺旋納米纖維。利用紅外光譜技術(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，Nomex/TPU體系中，兩種高聚物分子間形成了大量氫鍵，PAN/TPU體系中，兩種高聚物分子有氫鍵形成，PS/TPU體系中，兩種高聚物不能夠形成氫鍵。利用差示掃描量熱技術(shù)發(fā)現(xiàn)，Nomex與TPU之間發(fā)生部分混溶，PAN與TPU混溶性好，而PS與TPU完全不相容。<

6、br>　　本文第四章研究了紡絲溶液性質(zhì)包括電導(dǎo)率、溶劑揮發(fā)性、濃度和粘度對(duì)螺旋納米纖維形成的影響。將LiCl含量不同的Nomex溶液分別與TPU溶液進(jìn)行復(fù)合靜電紡，Nomex溶液中LiCl的含量高，溶液的電導(dǎo)率大，不利于螺旋納米纖維的形成。溶解 TPU的溶劑與溶解 Nomex的溶劑結(jié)構(gòu)相同或相似，兩種溶劑相容性好，不利于螺旋納米纖維形成，兩種溶劑相容性差且有一定揮發(fā)性，螺旋納米纖維形成效率高。將不同濃度的剛性聚合物和彈性聚合物組合，分別

7、進(jìn)行復(fù)合靜電紡，兩種聚合物溶液的濃度差異對(duì)螺旋納米纖維纖維的形成影響不大，但對(duì)纖維直徑有較大的影響，在 Nomex的濃度不變的情況下，隨TPU溶液濃度的增加，纖維直徑先減小后增大；在TPU溶液濃度不變的情況下，隨Nomex溶液濃度的增大，纖維直徑逐漸增大。
　　本文第五章研究了紡絲工藝參數(shù)包括電壓、接收距離、滾筒轉(zhuǎn)速、兩種組分流速比對(duì)螺旋納米纖維形成的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電壓越低螺旋納米纖維的制備效率越高。在噴嘴到滾筒的距離為15c