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静电纺丝是一种简便的,借助于高压静电作用,以聚合物溶液或熔体为原料来制备高聚物纤维的方法。由它制备的纤维直径范围在几十纳米至几微米之间,具有比表面积高,制备方法简单,材料及形貌可控、取料广泛等优点,因此在能源存贮、卫生保健、生物技术以及防护安全等领域有许多用途。电纺有序纳米纤维作为电纺纳米纤维的重要组成部分,近几年来得到了广泛关注,并已有了较大的发展。有序纳米纤维是通过改变电纺过程中的收集装置得到的。一般是借助库仑力、滚筒切向力或二者合力作用,使聚合物纤维在接收装置上得以有序排列。然而迄今为止,现有的有序纤维电纺技术仍无法制备出大面积,较大厚度的有序纤维膜,难以实现工业化应用。
本论文首先对国内外电纺制备有序纳米纤维的研究进行了系统分析,通过改进现有实验室有序电纺纤维设备,实现了高度有序电纺纳米纤维的制备。在此基础上研究了有序纳米纤维膜在各向异性光学及磁性材料中的应用。本论文的主要研究工作为:
1)改进电纺有序纤维的收集装置,提高了定向电纺纤维的有序度。结合增加平行电极及纤维挡板的方法,控制电场力,降低纤维射流方向的影响。通过在高度有序电纺纤维膜中引入有机染料,实现基于有序电纺纤维表面形貌的有机偏光片制备。并对影响偏振效率的因素如,掺杂层数,纤维直径进行了讨论。
2)通过一步混合电纺法制备有机染料偏光片,克服了滴加掺杂法的不足,进一步提高了偏振效果。并对影响偏振效率的因素:电纺条件,纤维有序度,染料分子结构,载体纤维高分子的选择等进行了研究,探讨了纳米纤维诱导染料分子的取向机理。
3)利用混合电纺法,将磁性颗粒掺入电纺纤维内部,制备了纳米级磁性电纺纤维。讨论了磁性粒子掺杂浓度对磁性纤维形貌及磁特性的影响。同时研究了定向磁性纤维的不同方向的磁特性。