溶剂与表面活性剂对醋酸丁酸纤维素静电纺丝的影响

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1、研究论文FiberResearch溶剂与表面活性剂对醋酸丁酸纤维素静电纺丝的影响庞娟，朱新生*，程丝，石小丽（苏州大学材料工程学院，江苏苏州215021）摘要：应用静电纺丝法制备了醋酸丁酸纤维素纳米纤维。利用扫描电子显微镜探讨了不同的溶剂体系和表面活性剂对纺丝过程及纳米纤维形态的影响。试验结果表明：醋酸-丙酮混合溶剂体系有利于纺丝过程的顺利进行和获得平滑无珠节的纳米纤维，而添加表面活性剂则有助于减小纤维直径和获得粗细均匀的纤维形态。关键词：静电纺丝；纳米纤维；醋酸丁酸纤维素；溶剂体系；表面活性剂中图分类号：TQ341.9文献标识码：A文章编号：1001-7054（2006）04-00

2、13-04式出现尚未见报道。本文初步研究了CAB的静电1引言纺丝。静电纺丝法是一种制备高分子纳米纤维的最直接、简单的方法。它的装置一般分为三部分：高压电源、喷嘴和收集屏，见图1所示。高分子溶液在高压作用下克服液体表面张力由喷嘴喷射，喷射流在电场中经历了溶剂挥发、拉伸和分裂细化，最终以非织造布的形式落在收集屏上。静电纺丝法制备的纳米纤维由于具有高比表面积，可以应用在许图1静电纺丝装置示意图多方面，例如分子纳米电子器件、生物材料领域、2试验部分[1]带电滤材等。已经有20种以上的不同聚合物材[2]料被报道可通过静电纺丝方法制得超细纤维。2.1药品和试剂纤维素是自然界最为丰富的可再生资源。

3、在CAB（丁酰基含量：40%~45%，乙酰基含提倡环保、节能、可再生循环利用的今天，纤维素量：5%~10%），无锡化工研究设计院生产；十六纺丝受到人们越来越多的关注。目前已经有报道应烷基三甲基溴化铵（CTABr）、醋酸和丙酮为分析[3]用静电纺丝法制备出醋酸纤维素纤维（CA）、纯；所用聚乙二醇（PEG）的相对分子质量分别为[4]乙基纤维素纤维（EC）和乙基氰乙基纤维素纤600、1500、6000、20000，为分析纯。[5]维（（E-CE）C）。醋酸丁酸纤维素（Cellulose2.2静电纺丝AcetateButyrate，简称CAB）是一种纤维素混合在室温下配制不同浓度的CAB-醋

4、酸溶液和酯，具有难燃、不泛黄、耐寒性好等优点，主要被CAB-丙酮溶液；醋酸和丙酮以不同的体积比例混应用于涂料和皮革光亮剂等领域，CAB以纤维形合，配制30%（w/v）的CAB-醋酸-丙酮溶液；在30%的CAB-醋酸溶液中添加2%（w/v）的收稿日期：2005-10-08CTABr；在30%（w/v）的CAB-醋酸-丙酮溶液中作者简介：庞娟（1980~），硕士研究生，从事生物可降解性聚合物材料的静电纺丝研究。添加2%（w/v）的PEG。*通讯联系人。合成纤维SFC2006No.413研究论文FiberResearch高压电源为天津东文高压电源厂生产，输出电纺。质量分数增加，表面张力减小

5、，纤维成形时电压可调（0~50kV）。喷嘴口径为0.9mm，水平不完全破碎，液滴被纤维串连起来，因此形成珠放置。收集屏为金属网上覆盖一层铝箔。喷嘴与收节。质量分数继续增加，表面张力继续减小，到达集屏距离为12cm，纺丝电压为10kV。纺丝操作合适的范围值内时，平滑的纤维才得以形成。同在室温下进行。时，质量分数增加，黏度增加，纤维直径变大，是2.3溶液表征和纤维形貌观察因为聚合物含量高，溶剂完全挥发后固化的聚合物溶液黏度用NXS-11A型旋转黏度计测定，表也较多，因此纤维直径变大。面张力采用鼓泡法测定（25℃）。纤维经喷金后，在HITACHIS-570型扫描电镜下观察形貌。3结果与讨论

6、3.1CAB-醋酸溶液的静电纺丝CAB-醋酸溶液静电纺丝过程中喷射流持续稳定，但当用扫描电镜观察其纤维形貌时发现：CAB浓度低于10%时只有微粒没有纤维；当浓度为20%时出现了微粒被纤维串联起来的现象，即珠节；随着CAB浓度的增加，珠节由扁平状变为纺锤状，纤维直径变大；当CAB浓度为50%时，珠节消图3CAB浓度对CAB-醋酸溶液的黏度和表面张力的影响失，可见到较为平滑的纤维。见图2所示。3.2CAB-醋酸-CTABr溶液的静电纺丝在30%（w/v）的CAB-醋酸溶液中添加2%（w/v）的阳离子表面活性剂盐CTABr，发现得到的纤维珠节明显变小，直径也变小，如图4所示。[8]Zong

7、等人认为盐增加了电子纺丝过程中喷射流表面的电场密度，使得喷射流带有更多的导电电CAB浓度10%CAB浓度20%荷，因此在电场中喷射流受到更强的拉伸，导致了珠节变小，纤维直径变小。CAB浓度40%CAB浓度50%图2不同CAB-醋酸溶液的静电纺丝纤维的微观形貌（注：图上白线分别代表1μm）0%2%Fong等人[6]曾经提出黏度是珠节形成的主要图4含阳离子表面活性剂盐CTABr的CAB-醋酸溶液的SEM图因素。他们认为黏度增加有利于形成没有珠节的平像（注：图上