静电纺丝工艺参数对POM/PLLA共混纤维形态的影响
摘要:利用聚甲醛(POM)溶液和聚乳酸(PLLA)溶液混合物作为纺丝液,通过高压静电纺丝法制备POM/PLLA复合纳米纤维。研究了在纺丝过程中通过改变纺丝液浓度(粘度),组分比列,纺丝电压及接收距离等因素,对于纳米纤维形态的影响。通过扫描电镜(SEM)观察在不同工艺参数下的制得的纤维的不同形态,分析静电纺丝工艺参数对POM/PLLA共混纤维形态的影响。
关键词:静电纺丝;聚甲醛;聚乳酸;复合纳米纤维;工艺参数;纤维形态;
一、文献综述
1.1 纳米纤维的制备
纳米材料(nanomaterials)是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域,因其具有特殊的磁、光电、声、热、力、化学和生物性能,而成为当今材料研究领域中最有活力的,对未来经济生活和社会发展最有影响力的因素。因此纳米材料受到人们的极大重视,被称为是“21世纪最有前途的材料”。而近年来,纳米纤维由于具有优良的性能,其发展更是纳米材料研究中的重中之重。纳米纤维是指纤维直径在1~100nm尺度范围内的纤维,包括纳米丝、纳米线、纳米棒、纳米碳管、纳米纤维等。那纤维的优异性能是因为当纤维的直径从微米级缩小到纳米级时,就会出现许多奇特的性质,如极高的比表面积和间隙率。从而在工业生产和日常生活中具有广泛的应用。
制造纳米纤维的方法有很多,如拉伸法、模板合成、自组装、微相分离、静电纺丝等。 与其他纳米纤维制造技术比较,静电纺丝技术特征是:可以直接在室温下进行纺丝制造纳米纤维非织造布(薄膜),应用于广泛的材料。王德诚将静电纺丝法分为两大类型,分别为熔融型(即M-ESP )和溶剂型(即S-ESP )。M-ESP是直接将可以静电纺丝的聚合物通过高温熔融,形成流体,在比较高的电压下进行静电纺丝,由于纺丝过程中不使用溶剂,环境友好。但其中溶剂静电纺丝法以操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点而被广泛应用。也是本文主要制备手段。
1.2 静电纺丝的原理及国内外研究现状
作为一种可行的纤维纺丝技术,静电纺的起源可追溯至20世纪30年代初。1934 年,Formhals取得了专利权,他使用静电荷来生产人工长丝,专利中描述了在静电场力作用下制备聚合物纤维的装置;1966 年,Simon用静电纺丝法制出超细且重量很轻的无纺织物;1969 年,Taylor研究了在静电场环境下形成于滴管端的高聚物液滴的形状,指出它是锥形的,并且喷射流就是在锥形的顶点处喷射出的。喷射流的这种锥形形状在随后的文献中被其他学者称作 “Taylor锥” 而引用。1971 年,Baumgarten纺出直径为0.05micro;m~1.1micro;m之间的聚丙烯酸酯纤维。从 1980 年开始,特别是近年来,直到纳米技术的兴起,静电纺丝才再次受到人们的关注。与其它技术相比,静电纺丝技术是一种简便直接、经济廉价且相对容易的纳米纤维的制备方法。
