丝素聚乙烯醇共混溶液静电纺丝成型机理研究.pdf

丝素／聚乙烯醇共混溶液静电纺丝成型机理研究中文提要丝素／聚乙烯醇共混溶液静电纺丝成型机理研究中文提要本课题应用了近年来研究较多的静电纺丝方法，对丝素，聚乙烯醇共混纳米纤维的纺制进行了实验研究，着眼于再生丝素纤维的共混改性研究，添加聚乙烯醇组分改善再生丝素材料的脆性缺陷，并且，利用丝素和聚乙烯醇良好的生物相容性、生物降解性，以及纳米纤维所组成的非织造织物所具备的高孔隙率，为其成为一种性能优异的生物医用材料提供了可能本文以丝素为主，与聚乙烯醇共混，在一定程度上改善了再生丝素材料的物理机械性能，同时借助静电纺丝方法制得共混纳米纤维无纺织物，并对其共混溶液的相容性、可纺性、成型特点进行了研究，对纳米纤维的结构性能进行了初步探讨本实验主要分为三个部分：一，研究了丝素／聚乙烯醇共混纺丝液的相容及可纺性情况，结果表明，甲酸溶剂能使所获得的共混纺丝液具备相对较大的组分相容性及稳定性，但纺丝液的共混搅拌时间不宜过长，以2 0 至3 0 分钟为宜，纺丝液共混配} E8 0 ／2 0 为佳，’且添加少量的丙三醇将有利于两组分间的相容同时，通过实验可知，溶液的粘度、电导率等性质对纺丝液的喷射过程影响较大，而纳米纤维的最终成型仍更多地由纺丝溶剂的挥发性及纺丝液共混配比来主导。

二，研究了该共混体系进行静电纺丝的情况，结果表明，聚乙烯醇的加入，能使再生丝素材料的柔韧性得到一定程度的改善当共混配比为8 0 ／2 0 时，所得样品纤维形态较为均匀理想；同时，甲酸溶剂的强挥发性也在很大程度上帮助了喷纺纤维的快速成型挥发性较差的丙三醇组分少量添加有利于降低纳米纤维的纤度及均匀性，但此时不宜较多添加，影响纺丝溶剂的挥发及纤维成型此外，纺丝电压以稍高于I } 缶界电压的1 0 K V 为宜，避免过高电压所引起的急速喷射，减少纤维的拉伸成型时间，同时，纺丝的喷射距离也应保持适中三，对所制得的丝素／聚乙烯醇共混纳米纤维的红外谱图以及D T A —T G 热分析曲线进行了初步的探讨，结果表明，有赖于静电纺丝工艺使纳米纤维快速拉伸成型的特点，使实验所得的共混丝素，聚乙烯醇纳米纤维较由常规纺丝工艺所制备的纤维产品●|■-■■●■●■■-r-●l■■■r丝索／聚乙烯醇共混溶液静电纺丝成型机理研究中文提要具有了较好的结构规整性能及热稳定性能；同时，在静电纺纳米丝素纤维中增加聚乙烯醇的组分，除能在一定程度上体现聚乙烯醇材料所具有的柔韧性特点，它的加入还同时干扰了丝素大分子间的氢键结合及结晶倾向，有利于改善丝素材料的脆性缺点，使纳米丝素纤维的结构性能有所提高。

关键词：静电纺丝丝素聚乙烯醇共混纳米纤维I I作者：刘芸指导老师：戴礼兴教授S t u d yo nR S F ／P V AB l e n d i n gN a n o f i b e r sF o r m a t i o nM e c h a n i s mv i aE l e c t r o s p i n n i n gA b s t r a c tI nt h i sp a p e r , S F ( s i l kf i b r o i n ) ／P V A ( p o l y v i n y la l c o h 0 1 ) b l e n d i n gn a n o f i b e r sw e r ep r e p a r e dv i ae l e c t r o s p i n n i n gi no r d e rt oi m p r o v eR S Fm a t e r i a l ’Sp h y s i c a lp r o p e r t i e sa n db r o a d e ni t sp o t e n t i a la p p l i c a t i o n s ．T h er i g i d i t yo fR S Fm a t e r i a l sc o u l db ei m p r o v e db ya d d i n gP V Aw h i c hh a sf l e x i b l ec h a i n s ．A n dt h ep o r o u ss t r u c t u r eo fS F ／P V An o n —w o v e nn a n o f i b e r sv i ae l e c t r o n s p i n n i n ga sw e l la st h e i rp r o p e r t i e so fb i o c o m p a t i b i l i t ya n db i o d e g r a d a t i o np o s s i b l yb es u i t a b l ef o rb i o m a t e r i a l s ．T h ec o m p a t i b i l i t y , s p i n n a b i l i t ya n df i b e rf o r m a t i o no fb l e n d i n gs o l u t i o nw e r es t u d i e d ，a n dt h ef i b e rs t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e sw e r ea l s op r i m a r i l yd i s c u s s e di nt h ep a p e r ．T h ep a p e rw a sd i v i d e di n t ot h r e ep a r t s ：1 ．T h es p i n n i n gs o l u t i o no fS F ／P V Aw a sd i s c u s s e d ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eu n i f o r m i t ya n ds t a b i l i t yo f S F ／P V As o l u t i o nc o u l db ei m p r o v e db yf o r m i ca c i ds o l v e n t ．A n dt h es u i t a b l eb l e n d i n gt i m ew o u l db e2 0 ～3 0m i n u t e s ．A n dt h eb l e n d i n gr a t i o8 0 1 2 0r e s u l t e di ni m p r o v e dm i s c i b i l i t yo fs p i n n i n gs o l u t i o n ．I na d d i t i o n ，t h ec o m p a t i b i l i t yo fb l e n d i n gs o l u t i o nc o u l da l s ob ei m p r o v e db ya d d i n gg l y c e r i n e ．M e a n w h i l e ，t h es t a t u so f s p i n n i n g j e tw o u l db ea f f e c t e dm a i n l yb yv i s c o s i t ya n dc o n d u c t a n c eo ft h es p i n n i n gs o l u t i o nw h i l et h ef o r m a t i o no fn a n o f i b e r sw o u l db ed e c i d e dl a r g e l yb yt h eb l e n d i n gr a t i oa n dv o l a t i l i t yo fs p i n n i n gs o l v e n t ．2 ．T h ei n f l u e n c ef a c t o r so fS F ／P V An a n o f i b e r s ’f o m a t i o nb ye l e c t r o n s p i n n i n gw e r es t u d i e d ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ef l e x i b i l i t yo fS Fc o u l db ei m p r o v e db ya d d i n gP V Aa n dt h eb l e n d i n gr a t i oo f8 0 ／2 0w o u l dr e s u l ti nb e t t e rs p i n n a b i l i t y ．H o w e v e r , g l y c e r i n ei sn o tS Og o o dt ou s em u c hi ne l e c t r o n s p i n n i n gf o ri t sd i f f i c u l t i e si nv o l a t i l i t y ．A n dar e l a t i v e l yl o wv o l t a g eo f1 0 K Vs u p p l i e de n o u g hp o w e ra n dt i m ef o rf i b e rd r a w i n ga n df o r m a t i o n ．T h ef i b e rc o l l e c t i n gd i s t a n c es h o u l da l s ob ek e p ts u i t a b l e ．3 ．T h es t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so fS F ／P V An a n o f i b e r sw e r ep r i m a r i l yi n v e s t i g a t e d¨IS t u d yo nR S F ／P V AB l e n d i n gN a n o f i b e r sF o r m a t i o nM e c h a n i s mv i aE l e c t r o s p i n n i n gA b s t r a c tt h r o u g hF T I R ．D T Aa n dT G ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eS F ／P V Ab l e n d i n gn a n o f i b e r s ’s t r u c t u r er e g u l a r i t ya n dt h e r m a ls t a b i l i t yc o u l db ei m p r o v e db e c a u s eo ft h ea d v a n t a g e so fe l e c t r o n s p i n n i n g ’Sf a s td r a w i n ga n df o r m i n go fn a n o f l b e r s ．I na d d i t i o n ，S F ’Sr i g i d i t yp r o p e r t yw o u l da l s ob ei m p r o v e df r o mP V A ’Sf l e x i l i t ya n di t se f f e c to nc r y s t a l l i z a t i o no fS F ．K e yW o r d s ：e l e c t r o n s p i n n i n gS FP V Ab l e n dn a n o f i b e rW r i t t e nb y ：L i uY u。