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聚氧化乙烯(PEO)静电纺丝配方参数

实验指南    2022-05-13 09:37

一、背景

聚氧化乙烯(PEO) 分子式为H-(-OCH2CH2-)n-OH,是环氧乙烷多相催化开环聚合而成的高分子量均聚体。聚氧化乙烯是白色粒状和粉末状聚合物,结晶度较高,高分子量聚合物呈球晶结构。聚氧化乙烯完全溶解于水,其水溶液呈中性或弱碱性。聚氧化乙烯在室温下可溶于乙腈、氯仿、二氯甲烷等。

聚氧化乙烯的结构式

聚氧化乙烯纳米纤维的应用领域非常广泛,主要应用于传感器、生物材料等领域。北京火狐官网登录入口科技发展有限公司专注于纳米纤维的制备与应用研究,其合作者产生一系列重要成果。杜江华等用溶液干纺法制备了PHB/PLLA/PEO 共混纤维,实验结果表明纤维的断裂强度均有所增加,而断裂伸长率减小,天然高分子与合成高分子共混后静电纺丝制备的共混纤维,不仅保持了天然高分子良好的生物相容性和可降解性,还赋予了纤维优异的性能[1]。李静等将PEO 和壳聚糖溶解在冰乙酸和水的混合溶剂中,对该共混物溶液静电纺丝制备了PEO/壳聚糖复合纳米纤维[2]。Son 等采用氯仿,乙醇,DMF和水作溶剂,研究不同偶极常数的溶剂对PEO溶液静电纺丝纳米纤维形貌的影响[3]。浙江大学潘敏等利用电纺技术制备PANI/ PEO 纳米纤维传感器,该传感器在常温下即可工作,且有着良好的线性响应输出[4]。Mao Wang采用蚕丝蛋白作为芯层,PEO作为壳层的双层结构纤维,两者皆以水为溶剂,随后在高潮湿的环境中蚕丝蛋白(I)转换为更稳定的结构,而PE0壳层被水溶解,最后获得直径170nm的蚕丝蛋白纤维[5]。

二、纳米纤维的制备

2.1 仪器和试剂

    仪器:SS-2535H 型静电纺丝装置 (火狐官网登录入口);磁力搅拌器 ;电 子天平;扫描电镜。

    试剂:聚氧化乙烯 (PEO-70H火狐官网登录入口);二氯甲烷(市售,分析纯);

2.2 聚氧化乙烯纳米纤维膜的制备

使用SS-2535H静电纺丝装置制备纳米纤维膜,先取聚氧化乙烯加入溶剂二氯甲烷,在室温下搅拌,配制成浓度为15% (w/v)的溶液。将溶液装入具不锈钢针头 (22号) 的注射器中,调节溶液推进速度为0.05mm/min,用导线将喷针与正高压电源相连,接收滚筒与负高压相连。,调节正电压为14KV,负高压3KV,喷射距离12cm。液滴在静电力作用下在针头处形成Taylor锥,从而形成射流和纤维。纺丝时间为4~6h后制得聚氧化乙烯纤维膜。

三、结构表征

    扫描电子显微镜广泛应用于对静电纺纤维表面形貌的观察。在实际的应用中能够有效地反映具有不同表面形貌的静电纺纤维,包括光滑表面、珠串结构、带状结构和粗糙表面等。

    扫描电子显微镜的试样制备可分为两种:对于导电性良好的试样,可以直接用于电镜观察且能够保持其原始形貌;对于不导电或导电性差的试样,则需要对试样表面进行喷金或喷碳处理后才能够用于电镜观察。在具体实验中,当要对试样进行高放大倍数和高分辨率观察时,需要喷金或碳厚度在10nm,而一般情况下厚度在10~30nm范围为宜。

    扫描电镜观察聚氧化乙烯纳米纤维形貌 (见Fig1),纤维表面光滑,直径细且形态分布均匀。

    

Fig. 1 聚氧化乙烯纳米纤维形貌

参考文献

[1]杜江华,杨青芳,范晓东.合成纤维工业, 2012, 35(2): 32-36

[2]李静,黄锋林,蔡以兵等.化工新型材料, 2012, 40(1): 66-69.

[3]Son W. K., Youk J. H., Lee T. S., et al.Polymer, 2004, 45(9): 2959-2966

[4]孙凡,王沧,施陈飞,潘敏.传感器与微系统,2015,34(8):121-124

[5]Mao W,Jian H Y,David L Macromoleculex,2006,39(3):1102-1107