成纖高聚物-室溫離子液體系靜電紡絲成形的初步探索.pdf

1、靜電紡絲是制備超細(xì)纖維的有效途徑之一，是亞微米級(jí)纖維發(fā)展的一個(gè)重要方向。本論文以新型綠色環(huán)保的溶劑室溫離子液為溶劑，成纖高聚物為溶質(zhì)，以靜電紡絲的方法制備亞微米級(jí)超細(xì)纖維。室溫離子液體由陰、陽離子組成，具有不揮發(fā)，不可燃，高導(dǎo)電性，良好的化學(xué)及熱穩(wěn)定性，液態(tài)溫度范圍廣等獨(dú)特性質(zhì)，被稱為21世紀(jì)的綠色溶劑。
　　 本文通過對(duì)聚間苯二甲酰間苯二胺/正丁基甲基咪唑四氟硼酸鹽(PMIA/[bmim]BF4)溶液體系靜電紡絲過程研究，觀察

2、到紡絲射流在紡程中有明顯的相分離現(xiàn)象，根據(jù)這一現(xiàn)象設(shè)計(jì)了類干法靜電紡絲工藝；通過對(duì)PMIA/[bmim]BF4溶液體系紡絲溶液性質(zhì)、該體系電紡纖維類干法靜電成形原理、紡絲工藝參數(shù)對(duì)電紡纖維形態(tài)的影響的研究，對(duì)成纖高聚物/室溫離子液體系靜電紡絲成形進(jìn)行了初步探索，并成功的制備出了亞微米級(jí)的PMIA超細(xì)纖維。
　　 紡絲溶液的各項(xiàng)物理性質(zhì)是影響紡絲溶液紡絲性能的重要參數(shù)。紡絲溶液的性質(zhì)研究中包括了溶劑[bmim]BF4的制備及其物理

3、性質(zhì)(粘度、電導(dǎo)率、表面張力)，PMIA/[bmim]BF4紡絲溶液的制備以及其物理性質(zhì)(粘度、電導(dǎo)率)研究。通過研究得出紡絲溶液粘度隨著溫度的升高而迅速降低，隨著濃度的升高而增大，對(duì)于高粘度的高聚物/離子液紡絲溶液，溫度控制在60-80℃即可使紡絲溶液達(dá)到合適的紡絲粘度。高壓靜電場(chǎng)對(duì)PMIA/[bmim]BF4紡絲溶液粘度沒有發(fā)生明顯影響。PMIA/[bmim]BF4紡絲溶液的電導(dǎo)率隨著濃度的升高降低。
　　 PMIA/[bm

4、im]BF4體系電紡纖維類干法成形過程中，通過在紡程中不同位置收集的纖維，觀察到紡絲細(xì)流在紡程中有明顯的相分離現(xiàn)象，由于離子液不揮發(fā)，溶質(zhì)逐步析出并在靜電場(chǎng)作用下凝聚，宏觀表現(xiàn)為纖維在紡程中逐步析出成形。纖維狀細(xì)流在靜電場(chǎng)作用下連續(xù)細(xì)化，最終達(dá)到收集板。收集得到的電紡纖維表面不均勻地包裹著一層離子液，通過水洗可除去纖維表面的離子液，并使纖維最終固化成形。
　　 本文最后對(duì)影響PMIA/[bmim]BF4體系電紡纖維形態(tài)的重要工藝

5、參數(shù)(如電場(chǎng)強(qiáng)度、溶液濃度、收集方式等)進(jìn)行了研究。通過改變電壓觀察纖維形態(tài)的變化，一定范圍內(nèi)，升高電壓有利于纖維成形及纖維直徑減小，而最佳紡絲電壓為20-25KV。PMIA/[bmim]BF4紡絲溶液的質(zhì)量濃度低于1％不成纖，纖維直徑隨著濃度的升高而增大，當(dāng)質(zhì)量濃度高于6％時(shí)，粘度過高不適于室溫下進(jìn)行靜電紡絲，室溫下進(jìn)行靜電紡絲的最佳濃度為4％至5％。采用類干法工藝用旋轉(zhuǎn)滾筒對(duì)電紡PMIA纖維進(jìn)行收集，最后經(jīng)水洗干燥后得到了大致呈規(guī)則