苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物電紡纖維膜的制備及性能.pdf

1、在纖維工業(yè)的發(fā)展中，使纖維超細(xì)化是一個(gè)重要發(fā)展方向。隨著納米科技的迅速發(fā)展，納米纖維的制備和應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)。靜電紡絲由于可以利用高分子溶液或熔體，在高壓靜電場(chǎng)條件下，制備亞微米或納米纖維，成為制備超細(xì)纖維最重要、最可行的方法。靜電紡絲的最大特點(diǎn)是所得纖維直徑非常細(xì)。制備的電紡纖維或膜由于具有非常高的比表面積、孔隙率，非常小的纖維直徑、孔隙尺寸，使其在醫(yī)學(xué)修復(fù)、過濾、防護(hù)服飾、組織支架、藥物給送系統(tǒng)、高性能電池、催化、傳感器等方面具有巨

2、大的應(yīng)用前景。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)是性能優(yōu)異的熱塑性彈性體，實(shí)現(xiàn)了橡膠彈性和熱塑性的完美結(jié)合。有報(bào)道顯示，彈性體納米纖維在氣體過濾領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。因此，對(duì)SBS進(jìn)行靜電紡絲研究，制備電紡纖維膜，可望在氣體過濾領(lǐng)域得到應(yīng)用。 本論文用質(zhì)量比為3：1的四氫呋喃(THF)和N,N二甲基甲酰胺(DMF)混合溶液作溶劑，通過氣流-靜電紡絲，制得了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)超細(xì)纖維。通過掃描電鏡(SE

3、M)分析，討論了紡絲溶液濃度、電壓、接收距離和噴絲頭內(nèi)徑對(duì)電紡纖維形貌、直徑及其分布的影響，找到了SBS電紡最優(yōu)工藝參數(shù)。通過聚丙烯(PP)無紡布作基材，得到不同厚度的SBS電紡纖維膜，并對(duì)其進(jìn)行了力學(xué)和熱學(xué)性能測(cè)試和分析。 通過電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，溶液濃度對(duì)電紡纖維的直徑和形貌有著非常重要和直接的影響。當(dāng)溶液濃度由10％增加18％時(shí)，電紡纖維平均直徑隨之成線性增加，直徑分布逐漸變寬。當(dāng)溶液濃度為10％時(shí)，電紡纖維成珠粒狀。隨著濃度的

4、增加，纖維形貌由“珠粒”逐漸過渡到紡錘狀，并且濃度為14％時(shí)珠?；鞠?。當(dāng)電壓由23.8kV增加到33.8kV時(shí)，SBS纖維平均直徑先減小后增加。接收距離對(duì)電紡纖維直徑及其分布沒有明顯影響。當(dāng)接收距離由10cm增加到30cm時(shí)，纖維平均直徑依次為433nm、429nm和401nm，有輕微減小。然而當(dāng)接收距離太短時(shí)，溶劑揮發(fā)不完全，纖維容易粘連，會(huì)出現(xiàn)“珠?！苯Y(jié)構(gòu)；接收距離太長，射流不穩(wěn)定。噴絲頭內(nèi)徑對(duì)電紡纖維直徑有顯著影響。噴絲頭內(nèi)徑

5、增大，電紡纖維平均直徑隨之增加，且直徑分布變寬。溶液質(zhì)量濃度為14％，電壓為28.8kV，接收距離為20cm，噴絲頭內(nèi)徑為0.27mm為適宜紡絲條件，在此條件下制得了平均直徑為429nm的SBS電紡纖維。 DSC分析表明，與SBS切片相比，電紡纖維PB相的玻璃化溫度向低溫方向移動(dòng)，這是由于電紡過程中快速拉伸、溶劑的迅速揮發(fā)，聚合物嵌段只有很少的時(shí)間發(fā)生聚集等原因造成的。電紡纖維PS相的玻璃化溫度升高，而且隨著電紡濃度減小而分別增

6、大，這是由于，電紡過程中溶劑存在條件下的高速拉伸有利于硬性PS鏈段的取向和聚集。PS相玻璃化溫度的降低有利于SBS纖維彈性的增強(qiáng)，而PS相玻璃化溫度的升高則有利于SBS電紡纖維獲得更好的拉伸強(qiáng)度。 初步力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，SBS電紡纖維膜具有良好的拉伸強(qiáng)度和彈性。隨著SBS電紡纖維膜面密度的增加，SBS-PP復(fù)合電紡纖維無紡布斷裂強(qiáng)力不斷增大。當(dāng)電紡纖維膜面密度為0.79、0.96、1.6 g/m<'2>時(shí)，相對(duì)純PP無紡布，斷裂強(qiáng)力