静电纺丝法制备智能聚合物涂层研究

发布时间：2022-01-12 09:44

　　具有不对称性和功能性可调控的Janus材料由于其独特的各向异性特征而成为有前途的构件和功能材料。因此,采用一种简便而通用的方法来构建具有可调节的表面不对称性和功能性的Janus材料具有重要的现实意义。分散红1（DR1）是一种共轭偶极小分子,其本身属于一种特殊结构的生色团小分子,这种偶极结构的小分子发生一致取向可以实现Janus式双性独立性,但是在这种分子需在活化状态下才可以发生取向,此时需满足两个条件,第一,温度要达到玻璃化转变温度以上,分子链处于活性状态可以进行引导取向;第二,偶极小分子需要在溶液里才处于活化状态。静电纺丝可以完全满足这两个条件,它在具备高压的同时,纺丝的过程中溶液的溶剂才进行挥发,最终沉积在接收基材上。生色团小分子在静电纺丝过程中始终处于活化状态,可以由电场诱导其发生一致取向。所以我们利用DR1在电场中取向的特点,采用的静电纺丝方法制备了Janus疏水薄膜材料,并通过控制制备条件实现了对Janus薄膜的润湿性的调控。这种简单的方式制备润湿各向异性的Janus材料非常值得探究。本文主要展开了如下工作:1、对聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）静电纺丝工艺的技术参数进行探索,并... 

【文章来源】：长春工业大学吉林省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

介电性不同的溶剂静电纺丝的扫描电镜溶液较高的表面电荷密度会导致静电纺丝射流携带更多的电荷，离子的添加会影

第1章绪论2的纤维直径（图1.1）[9]。图1.1介电性不同的溶剂静电纺丝的扫描电镜溶液较高的表面电荷密度会导致静电纺丝射流携带更多的电荷，离子的添加会影响射流的形成[10]。具有低表面电荷密度的溶液产生的静电纺丝射流具有较低的迁移率，因此承受的拉力低于所需的伸长力，这导致形成小珠结构的纤维。电纺过程中，需要克服待电纺溶液的表面张力。通过降低溶液的表面张力可以实现无珠纤维，相反，增加溶液的表面张力导致射流的不稳定。Haghi等人提出在所有条件不变的情况下，溶液的表面张力有助于确定电纺的条件（如图1.2所示）[11]。液滴，串珠和纤维的形成可由溶液的表面张力驱动，而纺丝溶液的较低表面张力有助于在较低电场下发生电纺。图1.2溶液表面张力不同的扫描电镜图

第1章绪论3在静电纺丝过程中，选择合适的溶液粘度是关键参数。那是因为过低粘度和过高溶解粘度的溶液不能生产连续的纤维，电场力不能产生所需的强度来克服溶液张力形成纤维[12]。随着粘度的增加，溶液中聚合物链缠结的数量也增加，并且珠的形状从球形转变为纺锤形，直到产生光滑的纤维。Pillay等研究了粘度对PEO水溶液静电纺丝的影响（图1.3）。他们观察到，纳米纤维是由粘度在800到4000cp之间的溶液形成的。低于800cp时，由于溶液在毛细管尖端脱水，因此难以将纳米纤维射流破碎成液滴，并形成>4000cp的纳米纤维[13]。图1.3溶液不同粘度的纤维扫描电镜要进行静电纺丝的聚合物溶液必须具有足够的分子量。这是由于如果可以通过链缠结提供足够的分子间相互作用，则在某些特殊情况下可能会发生静电纺丝，在静电纺丝过程中，如果溶液的浓度保持不变，则降低聚合物的分子质量将导致更多的珠粒形成，而增加分子量将导致形成光滑的纤维并进一步增加它，则将形成微带[14]。如图1.4所示，Koski等人研究了分子量对PVA纤维结构的影响，溶液中的浓度随分子量的变化而变化，通常在[η]C>5时能得到纤维，此时的纤维存在分叉，纽结和线圈等现象，并且高度互连[15]。平均纤维直径在250nm至2Am之间。纤维直径随分子量和浓度的增加而增大。并且在低浓度或低分子量的情况下，纤维的横截面为圆形。随着溶液浓度的增加，纤维直径和纤维间间距也增加，并且从圆形纤维逐渐向扁平纤维转移，在高分子量时，能得到纤维分布广泛的大纤维。图1.4不同分子量聚合物制备所得纤维的扫描电镜照片


本文编号：3584551