基于碳纳米管和聚已内酯微球的pva静电纺纳米纤维射流的拉伸研究

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1、东华代码：10255学号：2110105东华大学硕士学位论文MasterDissertationofDonghuaUniversity基于碳纳米管和聚己内酯微球的PVA静电纺纳米纤维射流的拉伸研究StudyontheJetStretchingofElectrospinningPolyvinylalcohol(PVA)NanofibersonthebasisofCarbonnanotubesandPolycaprolactoneMicrospheres学科专业：纺织材料与纺织品设计作者姓名：王宁指导老师：覃小红答辩日期：2014．01东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪

2、守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：0当日期：山I毕年1月，弓日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描

3、等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密酶学位论文作者签名：指导教师签名：彳“y日期：山l够年f月I哆日日期：山-够年1月·>日东华大学硕士学位论文摘要基于碳纳米管和聚己内酯微球的PVA静电纺纳米纤维射流的拉伸研究摘要静电纺丝是当前一种最简单易行的制备纳米纤维的方法。静电纺纳米纤维极大的比表面积，灵活地表面功能化整理以及优异的力学行为等被广泛地应用到复合材料、过滤材料、药物载体和组织工程等领域。射流是形成纳米纤维的基础，射流在运动过程中拉伸细化的程度决定了所得纳米纤维直径的大小和均匀程度。因此，研究射流的拉伸机理对有效控制纳米纤维的

4、直径具有十分重要的意义。本文在前期研究的基础上，对射流的拉伸受力模型进行改进，在原有模型上增加了液体内部压力和表面张力等对射流的影响，利用质量守恒定律、电荷守恒定律和动量守恒定律研究静电纺稳定段射流的拉伸，建立了射流的半径，．与射流距离泰勒锥顶点轴向距离z之间的模型，满足：r～Cz。陀+CI，其中C和C1均是常数。强度低的缺点极大地限制了静电纺纳米纤维毡的应用。为了改善纳米纤维的性能，本文从复合纳米纤维的角度出发，在PVA纺丝液中添加力学、电学以及热学等性能优异的单壁碳纳米管来研究复合纳米纤维的成丝机理。预测分析单壁碳纳米管对稳定段射流的拉伸性能影响，建立相应的射流拉伸模型：

5、，．～z。门。测试分析加入单壁碳纳米管之后PVA溶液的性质(粘度、电导率和表面张力)变化，掌握其摘要变化基本规律。测试结果显示，随着单壁碳纳米管质量分数的不断增大，溶液的粘度呈指数增加的趋势；溶液的电导率与单壁碳纳米管的质量分数基本呈正相关关系；溶液的表面张力在本次实验测量中变化不显著。利用载玻片截取动态的静电纺稳定段射流，在光学显微镜下测量射流的半径与其对应的轴向距离，将实验数据无量纲化，并对拉伸图形作线性拟合。与纯PVA溶液静电纺稳定段射流的拉伸相比，单壁碳纳米管的加入对稳定段射流的拉伸率没有太大的影响，两者均满足，～Z一心的关系，实验结果与理论推导相一致，即验证了预测分

6、析的合理性和拉伸模型的可行性。单壁碳纳米管的质量分数对稳定段射流的直径有一定的影响，随着单壁碳纳米管质量分数的增加，同一轴向距离处射流的直径逐渐增大。以上结论对复合增强纳米纤维的制备与研究提供了有效地理论支持。本文采用乳化溶剂挥发法加工微球，分别选取聚己内酯(PCL)作为制备微球的材料，低粘度PVA作为乳化剂，对影响微球粒径分布的主要参数(PCL的质量分数，乳化剂PVA的质量分数和匀质器的转速)进行正交试验设计，通过扫描电镜(SEM)下微球的形态观察，以及微球粒径分析软件所得到的微球粒径分布直方图，并结合正交试验的直观分析和方差分析，确定乳化剂PVA的质量分数是影响微球粒径离

7、散系数的最重要参数，并利用优化之后的参数重新制备微球，得到了适用于静电纺丝射流拉伸测试的均匀PCL微球。将PCL微球添加到高粘度PVA溶液中静电纺丝制备复合微球纳米纤维。预测分析PCL微球对静电纺丝稳定段射流的拉伸性能影响，东华大学硕士学位论文摘要建立相应的射流拉伸模型：厂～z～。测试分析加入PCL微球之后PVA溶液的性质(粘度和电导率)变化，掌握其变化基本规律。测试结果显示，随着PCL微球质量分数的不断增大，溶液的粘度呈指数增加的趋势；添加PCL微球之后溶液的电导率有一定程度的下降，随着PCL微球质量