聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯及其復(fù)合體系的靜電紡絲.pdf

1、在線型飽和聚酯家族中，聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)是近年來(lái)出現(xiàn)的新成員。它兼具了家族中聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)的強(qiáng)度高、耐熱性佳和聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的柔性好、易加工的優(yōu)點(diǎn)，因此PTT在熱塑性工程塑料領(lǐng)域，尤其是在纖維領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。此外，由于其聚合單體來(lái)源于玉米糖等可再生資源，因而PTT被譽(yù)為新世紀(jì)的綠色材料之一，并越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
　　 隨著科技的發(fā)展，在纖維領(lǐng)域中納米技術(shù)日益重要，因此制備超

2、細(xì)纖維成為了重要的研究方向之一。這其中，靜電紡絲是最簡(jiǎn)單易行的制備超細(xì)纖維的方法之一。盡管迄今為止靜電紡絲已得到廣泛的研究，并成功制備出多種聚合物材料的納米纖維，但就PTT及其復(fù)合體系而言，其電紡研究目前尚無(wú)詳細(xì)報(bào)道，而這對(duì)PTT基纖維的應(yīng)用及發(fā)展是必要的。
　　 因此，本文首先研究了PTT電紡的基礎(chǔ)工藝，通過(guò)改變紡絲溶液濃度、電壓、接收距離等進(jìn)行靜電紡絲，然后利用形貌表征手段總結(jié)各種因素對(duì)PTT電紡纖維形態(tài)的影響，確定最佳實(shí)驗(yàn)

3、條件；在此基礎(chǔ)上然后用同樣的思路和實(shí)驗(yàn)方法，研究了PTT/碳納米管復(fù)合體系(PTT/CNT)的靜電紡絲，著重討論了不同性質(zhì)的碳納米管在PTT基體和纖維中的分散，力求探索出控制PTT納米導(dǎo)線形態(tài)的因素和影響機(jī)理。此外，還利用靜電紡絲技術(shù)來(lái)控制薄膜試樣的制備，以供PTT結(jié)晶等宏觀行為的研究。得到結(jié)果敘述如下：
　　 (1)紡絲液濃度較低時(shí)進(jìn)行PTT的靜電紡絲，容易形成微小液滴，而高濃度下則難以連續(xù)紡絲，只有在合適的濃度下才能制備出連

4、續(xù)纖維；復(fù)配溶劑的配比也會(huì)影響纖維的形態(tài)，三氟乙酸用量過(guò)多則纖維容易粘結(jié)，用量過(guò)低PTT則難以溶解；獲得的纖維直徑隨電壓的增大而減小，但在高電壓下纖維的均一性有所下降；此外，纖維直徑還依賴于接收距離。由此得出的PTT最佳電紡工藝為：溶劑為三氟乙酸/二氯甲烷(1:2 v/v)，紡絲液濃度為0.200g/ml，電壓為16 kV，接收距離為15 cm，在此條件下能夠制備出形態(tài)均一，無(wú)珠串無(wú)液滴的纖維，纖維平均直徑為317 nm，分布區(qū)間為28

5、5-345 nm；
　　 (2)紡絲液濃度及電紡工藝的變化對(duì)PTT/CNT復(fù)合體系靜電紡絲的影響與對(duì)純PTT靜電紡絲的影響一致。略有不同的是，PTT/CNT復(fù)合纖維的直徑要大于純PTT纖維。此外，CNT的表面修飾以及長(zhǎng)徑比強(qiáng)烈影響CNT在電紡纖維中的分布以及纖維形態(tài)。由于與PTT的親和力較弱，表面羥基化的CNT在PTT基體中分散要差于羧基化的CNT。而與長(zhǎng)徑比較小的CNT相比，大長(zhǎng)徑比的CNT更容易彎曲甚至纏繞，因此在PTT基體

6、中不是以單個(gè)或小束的形式分散，而是以具有較大流體力學(xué)半徑、高體積分?jǐn)?shù)的小團(tuán)形式存在。因此，包含表面羥基化CNT的復(fù)合纖維具有珠串結(jié)構(gòu)，而填充高長(zhǎng)徑比CNT的體系甚至難以得到連續(xù)的電紡纖維。相同電紡工藝及紡絲液濃度下，只有長(zhǎng)徑比較小且表面羧基化的CNT在纖維基體中具有良好的取向度，且纖維形態(tài)均一，形成了納米導(dǎo)線結(jié)構(gòu)；
　　 (3)用靜電紡絲制備的薄膜可以很好的用于PTT環(huán)帶球晶觀察。在晶體生長(zhǎng)區(qū)域Ⅱ的溫度范圍內(nèi)結(jié)晶后，純PTT及其