熱塑性高聚物微納米纖維制備及形態(tài)演化研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，納米科技取得了巨大的進(jìn)展，也為纖維科學(xué)與工程帶來(lái)了新的概念。聚合物微納米纖維憑借其極大的比表面積等特性，廣泛應(yīng)用于軟組織替代產(chǎn)品、過(guò)濾媒介材料以及增強(qiáng)復(fù)合材料領(lǐng)域。目前制備納米纖維的方法很多，如靜電紡絲法和激光熱牽伸法等，但是熱塑性高聚物納米纖維的種類較少，本論文以聚對(duì)苯二甲酸丙二酯(PTT)/聚乳酸(PLA)、等規(guī)聚丙烯(iPP)/PLA和PLA/水溶性聚酯(co-PET)等雙組分體系作為研究對(duì)象，通過(guò)聚合物共混方法

2、，利用熔融擠出過(guò)程中的相分離行為制備獲得PTT、iPP、PLA熱塑性納米纖維，其平均直徑均控制在500nm以下。具體方法是:聚合物原料充分混合后置于雙螺桿機(jī)器中熔融擠出，經(jīng)熱牽伸后選擇適宜溶劑去除連續(xù)相材料，最終獲得分散相納米纖維制品。
　　 通過(guò)熱重分析儀(TG)、差示掃描量熱儀(DSC)、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀(DMA)、毛細(xì)管流變儀和動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)流變儀等儀器，分別研究了PTT/PLA、iPP/PLA、PLA/co-PET體系的熱性能

3、、相容性以及流變性能。三種體系加工過(guò)程均表現(xiàn)出不相容性;隨剪切速率增加，熔體的粘度隨之下降，表現(xiàn)出剪切變稀行為，屬于典型的非牛頓流體;適宜的加工溫度下，各體系的粘度比ηd/ηm(ηd指分散相的粘度，ηm指基體相的粘度)均介于0.1～10之間，利于纖維狀分散相形態(tài)的發(fā)展。尤其PLA/co-PET體系，粘度比靠近1，PLA分散相在co-PET基體相中的分散效果較好。
　　 通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR

4、)等設(shè)備，研究各體系分散相行為演化發(fā)展過(guò)程，系統(tǒng)分析擠出過(guò)程中影響分散相形態(tài)的工藝條件，更加接近生產(chǎn)實(shí)際。分散相形態(tài)結(jié)構(gòu)具有相類似的形態(tài)發(fā)展模式:分散相顆粒初期形變?yōu)槠瑢雍涂锥唇Y(jié)構(gòu)，在持續(xù)的螺桿剪切作用下最終形成微纖狀分散相形態(tài);螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)iPP分散相初期階段的相形態(tài)演化過(guò)程影響不明顯;適宜的組分比、工藝溫度以及牽伸比等條件時(shí)，可獲得平均尺寸較小、分布較窄的分散相納米纖維結(jié)構(gòu)。此外，紅外光譜數(shù)據(jù)顯示:基體相已從各共混體系中徹底去除干凈，