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《靜電紡絲法制備醋酸纖維素納米纖維》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第25卷第4期吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)Vo.l25No.42008年8月JOURNALOFJILININSTITUTEOFCHEMICALTECHNOLOGYAug.2008文章編號:10072853(2008)04001904靜電紡絲法制備醋酸纖維素納米纖維李增富(三明學(xué)院化學(xué)與生物工程系,福建三明365004)摘要:靜電紡絲是一種利用聚合物溶液或熔體在強(qiáng)電場作用下形成噴射流進(jìn)行紡絲加工的工藝,是一項(xiàng)制備納米級纖維材料簡單有效的技術(shù).本文以六氟異丙醇和甲酸為溶劑,對靜電紡絲制備醋酸纖維素納米纖維的影響因素進(jìn)行探討,研究溶劑、電壓、濃度及接收距離對納米纖維形貌和直
2、徑的影響.研究結(jié)果表明:以六氟異丙醇(HFIP)為溶劑,當(dāng)紡絲液濃度為8%、電壓為15~20kV、接收版距離為16cm時(shí),可以靜電紡絲制得直徑300nm的明膠納米纖維.在本實(shí)驗(yàn)設(shè)定的靜電紡絲基本參量范圍內(nèi),醋酸纖維素溶液的濃度越大,纖維直徑越大;接收距離越大,纖維直徑也越大,而且容易產(chǎn)生紡錘狀纖維;電壓越大,纖維直徑越小.關(guān)鍵詞:醋酸纖維素;靜電紡絲;納米纖維中圖分類號:TQ341.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A電紡絲(Electrospinning)是一種利用聚合物溶液或熔體在強(qiáng)電場中的噴射作用進(jìn)行紡絲加工1靜電紡絲簡介的工藝.近年來,電紡絲作為一種可制備超細(xì)纖維靜電紡絲是獲得納米纖
3、維的一項(xiàng)簡便技術(shù).的新型加工方法,引起了廣泛的關(guān)注.由于靜電紡如圖1所示,它利用電場作用,迫使聚合物溶液通絲所得到的纖維比常規(guī)方法得到的纖維細(xì)度小,過一個(gè)小孔擠出,在電場力作用下,處于紡絲噴頭所以其非織造膜具有超高的特異性比表面積和孔的聚合物溶液或熔體液滴,克服自身的表面張力隙率,可用于增強(qiáng)聚合物納米復(fù)合材料、過濾膜而形成帶電細(xì)流,在噴射過程中細(xì)流分裂多次,經(jīng)材、功能性織物保護(hù)涂層、傳感器、納米模板和生溶劑揮發(fā)或固化后而形成超細(xì)纖維,最終被收集[1,2]物醫(yī)用材料等.目前國外對電紡絲的研究發(fā)在接收屏上,形成非織造超細(xì)纖維膜.展迅速,成果也非常多.而國內(nèi)的相關(guān)研究正處于起步階段.纖維素是地
4、球上最豐富的多糖化合物,廣泛存在于自然界.纖維素不溶于水,但溶于濃鹽酸和濃硫酸.纖維素酯是天然聚合物的衍生物,其溶液或熔體易被加工成膜和纖維,關(guān)于纖維素電子紡[3]絲的報(bào)道較少.圖1靜電紡絲裝備示意圖本文以醋酸纖維素為原料,以六氟異丙醇和[4]甲酸為溶劑,對納米纖維的靜電紡絲形成過程和已有研究表明,電紡聚合物纖維的直徑和影響因素進(jìn)行探討,研究不同溶劑、施加的電壓、均一性依賴于許多電紡過程參數(shù).靜電紡絲的基濃度及噴絲頭與收集板之間的距離對納米纖維形本參量主要包括:施加的電場強(qiáng)度(kV/cm),貌和直徑的影響.當(dāng)紡絲機(jī)構(gòu)型固定時(shí),它與施加的靜電電壓(V)成正比.電紡流體的流動速率,當(dāng)噴絲
5、頭孔徑收稿日期:2008-06-23作者簡介:李增富(1970-),男,福建清流人,三明學(xué)院講師,主要從事納米纖維和生物能源方面的研究.20吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)2008年固定時(shí),射流平均速度顯然與此成正比;!噴絲頭與收集板之間的距離,距離增大,直徑變小.另外,靜電射流的流體的粘度或粘彈性、表面張力、電導(dǎo)率、比熱、熱導(dǎo)率及相變熱(例如熔劑的蒸發(fā)熱或熔體的結(jié)晶熱)對靜電紡絲過程有一定影響.同時(shí),射流周圍的環(huán)境對過程也有一定的影響,如真空、空氣或其他氣氛,溫度、濕度、氣體流通速率等.在電紡中,電紡液通常是高分子溶液(偶爾為熔體),因此高分子和溶劑的種類十分重bHFIP溶劑
6、(1000倍)要,同時(shí)必須考慮其平均相對分子質(zhì)量,相對分子圖2不同溶劑的電鏡掃描圖質(zhì)量分布及鏈結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié).由圖2可見:以FA為溶劑進(jìn)行電紡是不能制2實(shí)驗(yàn)部分備納米纖維的,而以HFIP為溶劑則可以得納米尺寸為500nm左右的纖維單絲,且纖維的數(shù)量較多.3.2電壓的影響2.1原料和實(shí)驗(yàn)裝置以HFIP為溶劑,在紡絲液濃度為8%、接收醋酸纖維素、六氟異丙醇(HFIP)和甲酸距離為16cm條件下,不同電壓下的醋酸纖維素(FA)等均為化學(xué)純.纖維形態(tài)電鏡掃描圖如圖3所示.靜電紡絲裝置,自組裝.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):開始施加電壓時(shí),噴絲頭頂部的微2.2實(shí)驗(yàn)方法滴形狀逐漸變長,達(dá)到一個(gè)臨界電壓值時(shí)形成纖2
7、.2.1紡絲溶液的制備維噴出.如圖3所示:當(dāng)電壓為20kV和15kV稱取一定量的醋酸纖維素于六氟異丙醇或甲時(shí),纖維直徑為300nm;當(dāng)電壓為10kV時(shí),纖維酸溶劑中,磁力攪拌12h,配制紡絲溶液.直徑為500nm.可見,電壓越大,所得纖維的直徑2.2.2靜電紡絲越小,這是因?yàn)殡妷涸酱?液滴所受的電場力越將紡絲溶液注入注射器中,調(diào)節(jié)靜電紡絲的大,越容易克服液滴的表面張力,使液滴的分裂能基本參量,對紡絲溶液進(jìn)行電紡.力越強(qiáng),故所得纖
