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    匯總提高電紡纖維結晶度的方法

     
    發布日期:2019-01-08
     

    眾所周知,結晶作用對電紡纖維的性能有著巨大的影響,所以在制備電紡纖維材時都會采用結晶聚合物,較少使用非晶聚合物,而結晶度的控制方法則是大量試驗以及前人經驗積累出來的,本文將總結提供電紡纖維結晶度的方法,希望能夠對此有需求的朋友提供參考或幫助。 

    靜電紡絲納米纖維結晶

    提高電紡纖維的結晶度方法總結

    通過分析靜電紡納米纖維相關實驗知,退火、冷凍、添加劑以及改良工藝等均有提高靜電紡纖維結晶度的可能,當然針對不同的高分子聚合纖維性質不同,需要配置不同的方法。

    1.退火操作

    所謂退火,即通過將材料加熱到其玻璃化轉變溫度以上,使得分子鏈能夠重新組織成其穩定形式的方法。據悉退火可能是增加電紡纖維結晶度的最常見和直接的方法。早在十多年前,便有研究發現,靜電紡纖維使用XRD實驗時,沒有表現出任何結晶相衍射峰,而當樣品在80℃的溫度下退火時,結晶相衍射峰清晰可見。更有人專門對退火控制電紡PLLA的結晶度做了相對全面的研究,從而使業界對退火能夠提高電紡纖維的結晶度有了更深入的認識。

    2.冷凍/解凍

    不同的聚合物對溫度的反應不同,因此在靜電紡絲過程中,溫度高低自然對電紡纖維的結晶度有不同的表現,如改善的乙烯醇電紡纖維結晶不需要加熱,通過冷凍/融化過程便可以增強其納米纖維的結晶度。這個冷凍——解凍循環過程需要將納米纖維進入水中并在-20℃下冷凍,在15℃下解凍。據悉,5個冷凍/解凍循環及其結晶度的響應增加可使膜的拉伸強度增加約1.7倍。

    3.熱處理

    與冷凍法提高電紡纖維結晶度相反,對有些聚合物而言,熱處理后的纖維結晶度也會提高,如浙江理工大學唐圣奎等人研究“熱處理對電紡聚己內酯超細纖維形態和性能的影響”時發現,在55℃對電紡聚己內酯超細纖維熱處理30分鐘、60分鐘后,纖維間有明顯的粘核,熱處理沒有改變纖維分子結構和晶型,但是熱處理后的纖維結晶度有明顯提高,而且力學性能也有顯著改善。

    4.添加劑的使用

    有研究表明:添加劑可用于改善電紡纖維的結晶度。該項研究過程是在靜電紡絲的PVDF溶液中添加多壁碳納米管(MWCNT),從而增加了所得復合纖維中PVDF的β晶相。但目前尚不清楚多壁碳納米管的添加如何幫助改善所得復合PVDF纖維的結晶度,但這可能是由于溶液多壁碳納米管的存在導致的更快拉伸或促進PVDF分子極化的增加的導電性。

    無獨有偶,Tyubaeva等研究發現,將中 - 四苯基卟啉鐵(III)氯化物配合物(FeCl(TPP))加入到生物聚合物(聚(3-羥基丁酸酯))(PHB)靜電紡絲溶液中,能夠產生更大的PHB納米纖維。

    5.改進靜電紡絲工藝

    后紡絲工藝能夠改善電紡纖維的結晶度已被業界熟知,但研究發現,靜電紡絲工藝的改進也已顯示影響電紡纖維的結晶度。Lin等(2009)表明,將靜電紡絲改性為氣體噴射靜電紡絲工藝能夠提高聚偏二氟乙烯(PVDF)纖維的結晶度和β相含量。氣體噴射靜電紡絲過程涉及具有圍繞內部靜電紡絲噴嘴的外孔,其中氣體通過外孔以高速噴射并且有利于靜電紡絲噴射的拉伸。通過氣體噴射靜電紡絲產生的纖維的更高結晶度歸因于更高的拉伸比,這可能促進了β相的成核。

    由此可見,靜電紡絲纖維時,針對不同的高分子聚合物可以采用退火、冷凍/解凍、熱處理、使用添加劑以及改進靜電紡絲工藝等方法來提高電紡纖維的結晶度。

    欲了解更多,請點解靜電紡絲納米纖維。

     
     
     

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