400-823-0080
info@biofabrication.cn     
当前位置: 主页 > 资料视频 > 经验技巧 > 汇总提高电纺纤维结晶度的方法

汇总提高电纺纤维结晶度的方法

经验技巧    2021-09-18 13:46

众所周知,结晶作用对电纺纤维的性能有着巨大的影响,所以在制备电纺纤维材料时都会采用结晶聚合物,较少使用非晶聚合物,而结晶度的控制方法则是大量试验以及前人经验积累出来的,本文将总结提供电纺纤维结晶度的方法,希望能够对此有需求的朋友提供参考或帮助。 

静电纺丝纳米纤维结晶

提高电纺纤维的结晶度方法总结

通过分析静电纺纳米纤维相关实验知,退火、冷冻、添加剂以及改良工艺等均有提高静电纺纤维结晶度的可能,当然针对不同的高分子聚合纤维性质不同,需要配置不同的方法。

1.退火操作

所谓退火,即通过将材料加热到其玻璃化转变温度以上,使得分子链能够重新组织成其稳定形式的方法。据悉退火可能是增加电纺纤维结晶度的最常见和直接的方法。早在十多年前,便有研究发现,静电纺纤维使用XRD实验时,没有表现出任何结晶相衍射峰,而当样品在80℃的温度下退火时,结晶相衍射峰清晰可见。更有人专门对退火控制电纺PLLA的结晶度做了相对全面的研究,从而使业界对退火能够提高电纺纤维的结晶度有了更深入的认识。

2.冷冻/解冻

不同的聚合物对温度的反应不同,因此在静电纺丝过程中,温度高低自然对电纺纤维的结晶度有不同的表现,如改善的乙烯醇电纺纤维结晶不需要加热,通过冷冻/融化过程便可以增强其纳米纤维的结晶度。这个冷冻——解冻循环过程需要将纳米纤维进入水中并在-20℃下冷冻,在15℃下解冻。据悉,5个冷冻/解冻循环及其结晶度的响应增加可使膜的拉伸强度增加约1.7倍。

3.热处理

与冷冻法提高电纺纤维结晶度相反,对有些聚合物而言,热处理后的纤维结晶度也会提高,如浙江理工大学唐圣奎等人研究“热处理对电纺聚己内酯超细纤维形态和性能的影响”时发现,在55℃对电纺聚己内酯超细纤维热处理30分钟、60分钟后,纤维间有明显的粘核,热处理没有改变纤维分子结构和晶型,但是热处理后的纤维结晶度有明显提高,而且力学性能也有显著改善。

4.添加剂的使用

有研究表明:添加剂可用于改善电纺纤维的结晶度。该项研究过程是在静电纺丝的PVDF溶液中添加多壁碳纳米管(MWCNT),从而增加了所得复合纤维中PVDF的β晶相。但目前尚不清楚多壁碳纳米管的添加如何帮助改善所得复合PVDF纤维的结晶度,但这可能是由于溶液多壁碳纳米管的存在导致的更快拉伸或促进PVDF分子极化的增加的导电性。

无独有偶,Tyubaeva等研究发现,将中 - 四苯基卟啉铁(III)氯化物配合物(FeCl(TPP))加入到生物聚合物(聚(3-羟基丁酸酯))(PHB)静电纺丝溶液中,能够产生更大的PHB纳米纤维。

5.改进静电纺丝工艺

后纺丝工艺能够改善电纺纤维的结晶度已被业界熟知,但研究发现,静电纺丝工艺的改进也已显示影响电纺纤维的结晶度。Lin等(2009)表明,将静电纺丝改性为气体喷射静电纺丝工艺能够提高聚偏二氟乙烯(PVDF)纤维的结晶度和β相含量。气体喷射静电纺丝过程涉及具有围绕内部静电纺丝喷嘴的外孔,其中气体通过外孔以高速喷射并且有利于静电纺丝喷射的拉伸。通过气体喷射静电纺丝产生的纤维的更高结晶度归因于更高的拉伸比,这可能促进了β相的成核。

由此可见,静电纺丝纤维时,针对不同的高分子聚合物可以采用退火、冷冻/解冻、热处理、使用添加剂以及改进静电纺丝工艺等方法来提高电纺纤维的结晶度。

欲了解更多,请点解静电纺丝纳米纤维