静电纺丝制备高比表面积纳米多孔纤维的研究进展

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1、2009年第11期产业用纺织品综述*静电纺丝制备高比表面积纳米多孔纤维的研究进展林金友丁彬俞建勇(东华大学现代纺织研究院，上海，200051)摘要:静电纺丝技术是当前制造纳米纤维最主要的基本方法，增加静电纺纳米纤维比表面积和孔隙率对提高其应用性能有巨大作用。通过静电纺纳米纤维多孔化制备技术来改变纤维结构和表面形态，能够大幅度提高纤维的比表面积。综述了近年来静电纺纳米多孔纤维的研究进展情况。关键词:静电纺丝，纳米多孔纤维，高比表面积中图分类号:TQ340.649;TS102.64文献标识码:A文章编

2、号:1004－7093(2009)11－0001－05近年来，静电纺丝技术作为一种可以有效获得咯烷酮(PVP)溶于共溶剂二甲基甲酰胺(DMF)中直径在几十到几百纳米范围内超细纤维的简单而进行静电纺丝，利用相分离沥滤致孔机理，也称为有效方法越来越受到重视，引起了科研工作者的广“电纺—相分离—沥滤”法，去除PVP，制备超高比泛关注。目前静电纺纳米纤维已经应用在过滤膜、表面积纳米多孔纤维。采用场发射扫描电子显微反应催化剂载体、超高灵敏度生物传感器、生物组镜观察纤维表面和截面结构，并用比表面测定仪测［1］

3、织工程、染料敏化太阳能电池等领域，应用性能量其比表面积。结果显示，纤维比表面积随静电纺随着纤维比表面积的增加而提高。快速高效地制丝溶液中PVP含量增加而增大，其比表面积达到2备出具有超高比表面积的纳米多孔纤维将会极大了70m/g，纤维的截面呈现多孔结构，孔尺寸约［3］地推动其在上述领域中的应用。静电纺丝制备纳30nm。Zhang等将PAN和聚环氧乙烷(PEO)米多孔纤维的方法有多步法和一步法两种。共同溶于DMF得到共混溶液，通过静电纺丝技术制成纳米纤维，经过真空干燥后，浸没在去离子水1多步法中，去

4、除PEO。由于PAN和PEO在静电纺丝成形过程中发生相分离，PEO去除后形成PAN纳米多1.1不同聚合物共混静电纺丝后处理法孔纤维。结果表明，PEO的含量对PAN纳米多孔该方法是分别制备两种聚合物纺丝液并将其纤维的孔隙度和比表面积都有影响，PAN纳米多2按一定比例混合或者将两种聚合物共同溶解在同孔纤维的比表面积可达46.8m/g，孔体积可达3一溶剂里，静电纺丝成形后，通过后处理工艺，去除0.37cm/g。通过将不同聚合物共同溶于一种溶其中一种成分，从而形成多孔结构。后处理工艺包剂，纺丝成形后再利用

5、溶剂去除其中一种成分，得括溶剂萃取，热降解和紫外光照射交联处理等方到纳米多孔纤维的聚合物体系还有生物聚合物动［4］式。物胶(GT)和聚己内酯(PCL)体系，聚羟基乙酸［2］(PGA)和聚乳酸(PLA)体系［5］，PAN和聚苯乙烯李新松等将聚丙烯腈(PAN)和聚乙烯基吡［6］(PS)体系等。［7］Han等将质量分数为23%的聚酰亚胺(PI)*国家自然科学基金资助项目(50803009)溶液(溶剂为三氯甲烷)和质量分数为21%的聚收稿日期:2009－06－01作者简介:林金友，男，1986年生，在读博

6、士研究生。研究方向(三羟基丁酸酯—三羟基戊酸酯)共聚物(PHBV)为静电纺纳米多孔纤维的成孔机理及应用。溶液(溶剂为三氯甲烷)以不同比例共混，通过静—1—综述产业用纺织品总第230期［11］电纺丝技术制备纳米纤维，由于两种聚合物具有部Gupta等在质量分数为5%的聚酰胺6/甲分相容性，在纺丝过程中会发生相分离。将制备的酸溶液中加入三氯化镓，通过静电纺丝制备纳米纤纳米纤维加热至210℃保持90min，由于PHBV的维，然后将纤维浸没于水中去除三氯化镓，从而形热降解温度低于PI，会发生热降解，从而形成

7、纳米成多孔结构。SEM和TEM观察表明纤维内外皆有多孔纤维。孔;BET测试表明，去除三氯化镓后形成的纳米多［8］Lyoo等将质量分数为40%的聚乙烯醇肉桂孔结构纤维其比表面积较去除三氯化镓前纤维的2酸酯(PVCi)溶液(溶剂为三氯甲烷)和质量分数为比表面积提高了近6倍，达到12m/g。［12］25%的PHBV溶液(溶剂为三氯甲烷)以不同比例Ma等将质量分数为8%的NaHCO3溶液加共混，经静电纺丝制成纳米纤维，经紫外光照射处入到质量分数为20%的PAN/DMF溶液中，通过静理，PVCi发生交联反应

8、。由于上述两种聚合物具电纺丝制备纳米纤维，然后经HCl溶液洗涤，由于有非相容性，在静电纺丝成纤过程中会发生相分NaHCO3和HCl反应放出CO2气体，使纤维形成纳离。PHBV经三氯甲烷溶解去除后，形成PVCi纳米多孔结构。［13］米多孔纤维。结果表明，孔的尺寸随着PHBV含量Kim等在PAN溶液中加入金属盐氯化锌，的增加而增大。通过静电纺丝制备纤维，经过后处理制成可用作超［9］Liu等将质量分数为10%的不饱和聚酯大级电容器的多孔碳纳米纤维，比表面积可达2分子单体(UPM)(溶剂为