靜電紡絲法制備聚芳硫醚納米纖維.pdf

1、靜電紡絲的基本過(guò)程是使帶電荷的高分子溶液或熔體在靜電場(chǎng)中流動(dòng)并發(fā)生形變，然后經(jīng)溶劑蒸發(fā)或熔體冷卻而固化，于是得到纖維狀物質(zhì)。靜電紡絲法制備的纖維直徑在1～1000nm尺度范圍，納米纖維的結(jié)構(gòu)特征賦予其一些獨(dú)特的性能，使其在很多領(lǐng)域都有潛在應(yīng)用前景，如纖維變小后吸附能力大大提高可用作高效的過(guò)濾材料。 在當(dāng)前對(duì)靜電紡絲技術(shù)的研究中，更多的研究者關(guān)注靜電紡絲得到的納米纖維的應(yīng)用方面研究，而關(guān)于基本原理的研究則主要是Reneker和Ho

2、hman兩人分別所在的研究小組，他們分別建立靜電紡絲模型。Shenoy、McKee和Yarin等研究了溶液性質(zhì)與纖維形成的關(guān)系。在當(dāng)前靜電紡絲技術(shù)基礎(chǔ)方面研究所選用的實(shí)驗(yàn)體系都是低沸點(diǎn)溶劑配制的聚合物溶液體系，高沸點(diǎn)溶液體系則鮮有報(bào)道。 本文采用新型的聚芳硫醚砜(PASS)和全間位聚芳硫醚砜酰胺(PASSA)樹(shù)脂進(jìn)行靜電紡絲研究，由于這類(lèi)樹(shù)脂僅能溶解于某些強(qiáng)極性的高沸點(diǎn)溶劑，因而本文對(duì)高沸點(diǎn)溶液體系的紡絲工藝以及該體系對(duì)可紡性和

3、纖維形態(tài)的影響進(jìn)行了深入探討： 1、組裝并改進(jìn)了靜電紡絲設(shè)備。在傳統(tǒng)靜電紡絲機(jī)中引入了環(huán)境溫度控制部件，并應(yīng)用于高沸點(diǎn)溶液體系成功制備了PASS和PASSA納米纖維無(wú)紡布；用旋轉(zhuǎn)輥筒接收方式制備具有不同纖維取向度的PASSA納米纖維無(wú)紡布。 2、考察并分析了溶液的流變性能、導(dǎo)電率、表面張力、溶劑揮發(fā)速率與溶液可紡性的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)溶液流變性能和溶劑揮發(fā)速率對(duì)溶液是否可紡以及串珠形成的影響較大。 用不同分子量PASS樹(shù)

4、脂制備了PASS/(苯酚+四氯乙烷，體積比2：3)紡絲溶液，在一定工藝條件下進(jìn)行可紡性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)可紡性有實(shí)數(shù)粘度η’依賴(lài)性，存在一臨界粘度值(0.7-0.9Pa.s之間)，大于這一臨界值的溶液可紡得串珠纖維；制備了PASS/NMP紡絲溶液，當(dāng)溫度為15℃，PASS/NMP時(shí)溶液不可紡，而溶液溫度為100℃時(shí)，提高了溶劑揮發(fā)速率而可紡得到串珠纖維。 用特性粘數(shù)為0.6891的PASSA樹(shù)脂分別溶解于DMF和NMP制備紡絲溶液，在2

5、1-29wt％濃度范圍的PASSA/DMF溶液紡得的都是無(wú)串珠的納米纖維；雖然PASSA/NMP溶液與PASSA/DMF溶液的流變性能相近，但高沸點(diǎn)的NMP的體系卻只能得到串珠纖維。 3、探索控制纖維直徑的方法，發(fā)現(xiàn)通過(guò)控制溶液的濃度和選用不同溶劑揮發(fā)速率的溶劑制備紡絲溶液兩種方法都可以有效控制納米纖維的直徑。通過(guò)設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)考察了聚合物溶液濃度、紡絲環(huán)境溫度、噴嘴與接收屏的距離、應(yīng)用電壓、流量等五種可控紡絲工藝參數(shù)對(duì)纖維平均直