电纺制备聚偏氟乙烯超细纤维膜及性能研究

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1、摘要本文采用聚偏氟乙烯(PVDF)的肚胪二甲基甲酰胺和丙酮的混和溶液进行静电纺丝。讨论了混和溶剂的体积配比、溶液浓度、电压、接收距离和溶液流速等系统参数和过程参数对电纺过程和所得PVDF超细纤维的形貌及直径分布的影响，用扫描电镜观察电纺所得的PVDF超细纤维的形貌。使用静止的接收屏，分别测定不同浓度和不同混和溶剂配比时溶液的表面张力、电导率和粘度，分析了以上两种因素及其它电纺过程参数的改变对电纺及超细纤维形貌的影响。当溶液浓度从lo％增大到I7％时，溶液粘度呈增加趋势，所得超细纤维的直径分布范围从50rim一400nm变为200nm-500nln。浓度为10％时，电纺得到

2、珠丝形貌：浓度为15％和17％时，所收集到的纤维形貌比较规整。随着丙酮在混和溶剂中的含量不断增加，溶液的电纺过程中喷射细流在接收屏上成片汇聚的现象明显减少；当丙酮在溶剂体系中体积比为20％时，所得纤维膜中基本不出现珠丝，所得超细纤维的直径分布范围为40nm--500nm。改变电压和电纺溶液的流速时，所得纤维的形貌变化不明显。接收距离从10cm增大到20ctil时，收集到纤维的形貌变化不大，所得超细纤维的直径分布范围均集中在100nm-300rim之间。本文中对PVDF／DMF／丙酮体系进行电纺的最佳条件是溶液浓度为15％、DMF／丙酮为8：2、电压为5kV、流速为0．3m

3、Lflh和接收距离为15em。用金属转简包裹铝箔作为转动接收装霞进行电纺，经8～10小时后可收集到具有膜厚度为20肛m～50“m之间的PVDF超细纤维膜。将所得纤维膜烘干，测得PVDF超细纤维膜中的溶剂残留量为0．38％一0．66％。将所得纤维膜制成70mmxl0mm的样条进行拉伸试验，结果表明，所得PVDF电纺超细纤维膜的力学性能各向异性不明显，这表明纤维膜中的纤维没有发生明显的取向，而是呈无规的杂乱排布。通过差示量热扫描和广角x光衍射方法，分析了电纺所得PVDF超细纤维膜和原料的结晶行为差异，结果表明，随着PVDF溶液浓度的增加，所得电纺纤维膜与原料相比，结晶度有少许

4、增大，结晶完善程度有所增加。关键词：静电纺丝聚偏氟乙烯膜形貌超细纤维ABSTRACTPolyvinylidenefluoride(PVDF)wereprocessedintofibrousmembranesbyelectrospinningfromitssolutionsinthemixtureofⅣN-dimethylformamide(DMF)andacetoneinthispaper．Influencingfactorsweremainlydiscussed，includingappliedvoltage，concentrationofsolution，flowra

5、te，collectingdistanceandratiosofdifferentcomponentsinsolvents．ThethermalandmechanicalpropertiesoftheelectrospunPVDFmembraneswereexamined．nlemorphologyoftheelectrospunPVDFfibrousmembraneswasinvestigatedbyscanningelectronmicroscopy．Surfacetension，viscosityandconductivityofthePVDFsolutionswe

6、remeasuredatdifferentconcentrationsanddifferentratiosofcomponents．Theirchangesalsohadinfluenceonthemorphologyoftheelectrospunfibers．Resultsshowedthatpolymerconcentrationandratiosofdifferentcomponentsinsolventshadevidentinfluenceontheelectrospiuningprocess．Withtheconcentrationchangingfrom1

7、0％一17％，theprocessofelectrospinningbecamemoreandmoredifficultbecauseofincreaseofviscosityand也edistributionoffibersdiameterchangedfrom50nln．400nmtO200nm一500nnl．wimtheconcentrationincreasing，thedensityofbeadsandbeadedfibersdecreasedandthemorphologybecamemuchmoreorderly