结晶聚合物电纺纤维的制备及性能研究

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电纺是利用静电驱使聚合物溶液(或熔体)喷射形成聚合物纤维的过程。电纺纤维具有直径小、表面积大和多孔等优点,具有极大的应用价值,目前已成为研究的热点。本文制备了PEO(聚氧化乙烯)电纺纤维、SiO2/PVA(聚乙烯醇)杂化电纺纤维和尼龙66电纺纤维,重点研究了工艺条件对电纺纤维分散形态和结晶性能的影响。 将聚氧化乙烯(PEO)水溶液在不同的工艺条件下进行电纺,制备了PEO纤维。用扫描电子显微镜(SEM)研究了电纺纤维的分散形态和直径。结果表明:纤维的分散形态和直径主要是由浓度、电压和固化距离等因素综合作用的结果。降低溶液浓度,提高静电压和增加固化距离均会使纤维变细。其中,浓度是最关键的因素。用差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射(XRD)研究了电纺纤维的结晶性能。电纺纤维与原粉相比,电纺使纤维难以结晶,结晶度下降。 用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法和电纺技术制备了不同二氧化硅含量的SiO2/PVA(聚乙烯醇)杂化电纺纤维。XRD表明杂化电纺纤维的结晶度与纯PVA电纺纤维相比变小,这是由于形成了网状结构。FTIR证实了PVA的羟基与正硅酸乙酯水解后的羟基发生了缩合反应,杂化电纺纤维是以网络结构形式相结合的,这与上面的XRD分析是一致的。场发射电子显微镜(FESEM)表明PVA/SiO2(质量比)为4比1时,纤维光滑,分散比较均匀。随着二氧化硅含量的增加,直径变细,纺锤形珠节结构增加。加入金属盐NaCl和MgCl2后,纤维直径变细,圆形珠节增多,且部分纤维发生了断裂。 将尼龙66/甲酸溶液在不同工艺条件下进行电纺,制备了尼龙66电纺纤维。FESEM研究了尼龙66的浓度、电压和固化距离等工艺参数对纤维表观形态和直径的影响。降低溶液浓度,提高静电压和增加固化距离均会使纤维变细。其中,浓度是关键性参数。XRD研究了电纺纤维的结晶性能。尼龙66电纺纤维结晶度比尼龙66颗粒的结晶度要低的多。电压对结晶度有影响,电压上升结晶度降低。
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