溶液喷射技术及纳米纤维素纤维的制备与研究

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随着纳米技术的快速发展,纳米纤维的制备与应用研究成为关注的热点。作为一种天然高分子,纤维素在亲和膜、生物吸附、药物释放载体等生物医用等领域具有独特的优势。本文基于一种新型的纳米纤维制备方法--溶液喷射纺丝技术进行了纳米纤维素纤维的制备研究,主要开展了以下两部分的工作:   第一部分:结合熔喷和干法纺丝原理,建立了溶液喷射纺丝技术,研制了溶液喷射纺丝装置,并采用聚丙烯腈(PAN)的二甲基甲酰胺溶液为研究对象,进行溶液喷射微纳米纤维的成形工艺研究,通过对纺丝过程的观察和纤维形貌分析,结果表明:纺丝溶液在高速气流作用下形成多股射流,并固化形成超细纤维,纤维直径大多分布为100nm-800nm;纤维直径受纺丝溶液的浓度、牵伸风压、温度、接收距离和挤出速率等工艺影响,纤维直径与纺丝溶液、温度和挤出速率成正比,与牵伸风压、接收距离成反比。   第二部分:利用溶液喷射纺丝法为技术,通过纺丝工艺调整、添加低沸点溶剂、载体聚合物、同轴纺丝等多种方法探讨了纤维素纳米纤维的制备,并对纤维的形貌、热性能和结晶性能等进行了研究,结果表明:纤维素溶液可纺性差,常温下难以获得纤维素纳米纤维;通过提高纺丝箱体温度和添加低沸点溶剂的方法可提高溶剂的挥发性,获得纤维素纳米纤维;PAN载体聚合物的添加可提高纤维的成形,但PAN成分难以去除;以PEO溶液和纤维素溶液分别为皮层和芯层纺丝溶液可获得皮芯纳米纤维,且通过水洗易于去除PEO成分获得纤维素纳米纤维;利用醋酸纤维素的可溶性好,在以DMAc为溶剂的纺丝溶液中加入EA,可明显提高可纺性,得到形貌良好的纳米醋酸纤维素纤维,进一步进行水解易于获得纤维素纳米纤维。  
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