乳液静电纺丝成型过程研究

作     者：赵静宜 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：严玉蓉

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：W/O 乳液 O/W 固体纳米粒子 静电纺丝 

摘      要：乳液静电纺丝相对于同轴静电纺丝可控性更好，应用领域更广泛，且在制备含有活性物质、特殊药物以及其他功能纤维方面有着特殊的意义。目前有关乳液电纺纳米纤维在生物医药领域应用的研究较多，而对乳液电纺成型过程尤其是外加电场对该过程影响的研究鲜有报道。本论文以海藻酸钠（SA）-聚乳酸乳液（PLA）（W/O型乳液）、二环戊二烯（DCPD）-聚氧乙烯乳液（PEO）（O/W型乳液）以及含有固体纳米粒子的聚氧乙烯乳液为研究对象，探讨了乳液中分散相含量、表面活性剂种类、电纺条件等对成型过程及纤维结构的影响，并对其成型机理进行了初步探讨。 在海藻酸钠（SA）-聚乳酸乳液（PLA）乳液体系的可纺性研究中发现，不同分散相含量的乳液经静电纺丝均可得到纤维。随着分散相含量的增加，乳液的可电纺性下降，需要提高电压才能得到较为均匀纤维;纤维毡的红外谱图表明，纤维毡在波数为1755cm-1处存在海藻酸钠的特征峰;纤维毡的热重分析发现，随着纤维中海藻酸钠含量的增加，纤维热稳定性下降;采用罗丹明B对海藻酸钠水溶液进行荧光标记发现，纤维表面有海藻酸钠存在。 而对于以小分子、低沸点为分散相的二环戊二烯（DCPD）-聚氧乙烯乳液（PEO）乳液而言，表面活性剂的种类对该类乳液性质影响较大，离子型表面活性剂（SDS）稳定的乳液电导率明显大于非离子型表面活性剂（吐温20）稳定的乳液电导率。 SDS稳定的乳液在外加电场下会发生破乳，当分散相含量增至50%时，DCPD小分子从胶束中分离出来并随溶剂一起挥发，红外谱图中的DCPD特征峰消失，表明纤维毡中基本不存在DCPD。 含固体纳米粒子的PEO乳液，固体纳米粒子的含量以及稳定固体纳米粒子的表面活性剂对静电纺丝乳液性质及其静电纺丝成型过程有直接的影响。电纺纤维毡红外谱图中波数在3500cm-1处的氢键特征峰消失，说明稳定固体纳米粒子的表面活性剂同PEO分子间存在相互作用，随纳米粒含量的增加，这种相互作用增强，体系黏度增加，且对剪切速率的敏感性增强;电纺纤维SEM表明，当NP:PEO为0.3:1时，电纺得到的纤维中有明显的“香肠结构，随着电纺电压的升高，更多的纤维出现“香肠结构。而当NP:PEO≥0.6:1时，电纺纤维中“香肠结构消失，得到以NP为内核，PEO为壳的复合纳米纤维。