论文部分内容阅读
静电纺丝技术是目前为止制备连续纳米纤维最为有效的方法。近年来,具有特殊形态及结构纳米纤维的制备逐渐成为静电纺丝研究的热点。得益于静电纺丝技术的发展,定向排列、二维织构,以及中空、核壳结构等特殊的形态及结构都可以方便的制备。这种形态及结构为电纺纤维的功能化提供了可能,使得电纺纤维能广泛的应用于催化剂保护、生物医用、过滤净水等领域。本文从装置和纺丝溶液体系两个角度探索上述这两个因素对纤维形态及结构的影响:1、在吸取了两种经典的制备纳米纤维有序阵列装置特点的基础上(机械力场和电场控制法),本实验采用了一种新型的装置以制备双轴取向的纳米纤维毡。这种装置由两片飞轮组成,通过飞轮在不同阶段转速的变化实现对纤维排布方式及方向的控制,并且通过实验发现第二个步骤中飞轮的转速是控制纤维最终排列结构的关键因素,在本实验条件下飞轮转速的第二步转速为800 rmp时,得到的纤维排列规整度最好。2、在不存在机械力场的情况下,空间电场分布形态是控制纤维排列方式的主要控制因素。因此为了实现纤维在三维尺度上的排列,本实验用接地的空心金属盒作为接收装置。由于空间电场被金属盒上的激化电荷改变,纤维在电场存在的条件能够站立在金属盒的表面从而实现实现纤维在三维尺度上的排列。3、本实验研究了PHBV和氯仿的二元溶液体系在纺丝过程中通过相分离过程得到具有“珊瑚”状结构表面结构的现象及机理。通过对电压、温度、接收距离、以及纺丝液浓度这一系列参数的研究,发现纺丝液浓度和纺丝温度对纤维的表面形态有很大的影响而纺丝电压和接收距离的变化对纤维的表面结构影响不大,且这一变化规律可以用系统的组成点在聚合物溶液相图上扫过的路径来解释。4、本实验研究了聚氧乙烯/壳聚(寡)糖/水的三元共混体系在静电纺丝过程中的相行为,揭示了纤维内部结构与相分离过程的关系。通过调节该三元体系各组分的相对含量以及壳聚(寡)糖的分子量能得到具有核壳结构或多相分离结构的纤维。并且通过TEM、SEM、DSC、以及XRD等分析手段确定了纤维的内部结构形态及其对应的组成。由于聚氧乙烯和壳聚(寡)糖都有很好的生物相容性,因此该结构的纤维对生物医用材料领域有其实际的应用意义。