【摘要】：醋酸纖維素(CA)作為一種重要的生物基聚合物,被廣泛應(yīng)用于膜材料、服裝業(yè)、組織工程等領(lǐng)域。因其具備優(yōu)異的可紡性,常用作靜電紡絲中的紡絲基體,改性后的CA進(jìn)行電紡絲可以獲得性能各異的納米復(fù)合纖維。本文基于CA電紡絲納米纖維的紡絲條件及物理改性手段,展開了以下三個方面的研究:(1)探究CA濃度與紡絲電壓強(qiáng)度對納米纖維形貌與結(jié)構(gòu)的影響。調(diào)節(jié)紡絲電壓與濃度進(jìn)行靜電紡絲,通過SEM、EDS、FTIR、WCA等手段對紡絲樣品進(jìn)行表征。結(jié)果表明,隨著CA濃度的增加,電紡絲纖維直徑逐漸增加;隨著紡絲電壓的增加,電紡絲纖維直徑呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢;當(dāng)紡絲液濃度為15 wt.%,紡絲電壓為17.5 kV時,所得到的納米纖維均勻且密集,確定其為最佳的紡絲條件。同時發(fā)現(xiàn),采用靜電紡絲得到的CA纖維,由親水性(60~80°)轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?95~125°),其接觸角隨纖維膜孔隙率的增加而減小。(2)探究花瓣型鎂基阻燃劑/CA納米復(fù)合電紡絲纖維的形貌結(jié)構(gòu)與性能。通過沉淀法制備了兩種花瓣型鎂基阻燃劑:堿式碳酸鎂(MgO-P)與氧化鎂(MgO),將這兩種阻燃劑以不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別與CA共混,在(1)中的紡絲條件下制備出納米復(fù)合纖維,通過XRD、SEM、EDS、HRTEM、FTIR、TGA、阻燃測試等手段進(jìn)行表征。結(jié)果表明,隨著阻燃劑濃度的增加,復(fù)合纖維的阻燃性能持續(xù)增加,當(dāng)阻燃劑濃度為3 wt.%時,MgO-P/CA與MgO/CA纖維的阻燃效果分別提升了26.3和23.5倍,繼續(xù)增加阻燃劑濃度后,纖維逐漸變脆,難以從鋁箔上揭下完整的膜。(3)探究纖維素納米晶(CNC)/CA納米復(fù)合電紡絲纖維的形貌結(jié)構(gòu)與性能。將不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的CNC分別與CA共混,在(1)中的紡絲條件下電紡絲得到納米復(fù)合纖維,采用流變測試、HRTEM、SEM、XRD、FTIR、TGA、力學(xué)測試等手段進(jìn)行表征。結(jié)果表明,隨著CNC濃度的增加,復(fù)合纖維的力學(xué)性能呈現(xiàn)纖維增大后減小的趨勢。當(dāng)CA濃度為0.105 wt.%時,纖維的斷裂應(yīng)力最大為5.72MPa,較之CA纖維提高了2.8倍;斷裂伸長率最大為2.47%,較之CA纖維提高了2.2倍。
【圖文】：

[11-17]。圖1.1 靜電紡絲裝置示意圖Fig.1.1 Schematic diagram of electrospinning apparatus1.3 影響靜電紡絲的參數(shù)靜電紡絲受眾多因參數(shù)影響，通常分為三類：溶液參數(shù)、過程參數(shù)和環(huán)境參數(shù)。1.3.1 溶液參數(shù)1.3.1.1 聚合物的相對分子質(zhì)量靜電紡絲溶液的溶質(zhì)一般都為聚合物，其相對分子質(zhì)量對紡出的纖維影響十分顯著，主要原因是它將直接影響到溶液的流變性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)。當(dāng)使用的聚合物分子量較低時，所紡的纖維將會出現(xiàn)更多的串珠結(jié)構(gòu)，隨著分子量的提高，聚合物中分子鏈在溶液中更容易發(fā)生纏結(jié)，從而使溶液粘度增大，在靜電紡絲過程更容易被拉伸，從而形成纖維。Kosk 等[18]研究了電紡絲聚乙烯醇纖維時發(fā)現(xiàn)，在相同的聚合物濃度下

[42]。圖1.2 醋酸纖維素的結(jié)構(gòu)式Fig.1.2 Structural formula of cellulose acetate1.5 醋酸纖維素的改性方法CA 具備許多優(yōu)點(diǎn)的特性，如優(yōu)良的生物相容性、高選擇性、易加工、易與其他材料共混的特點(diǎn)。但由于 CA 的結(jié)構(gòu)功能單一，使其應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。因此，在研究 CA 電紡絲纖維時，通常對 CA 進(jìn)行改性。1.5.1 物理改性對 CA 進(jìn)行物理改性，就是在不改變 CA 分子結(jié)構(gòu)的前提下，將另一組分與CA 進(jìn)行共混，，配成紡絲液，再對混合溶液進(jìn)行靜電紡絲來制備改性的電紡絲 CA納米復(fù)合纖維。常見的改性物質(zhì)有聚合物、納米粒子等[43-45]。Quirós 等[46]通過將納米銀和納米銅粒子分別與 CA 摻雜并進(jìn)行靜電紡絲
【學(xué)位授予單位】：武漢紡織大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ342.94

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2693026