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激光熔体静电纺丝法制备聚合物微/纳米纤维及其性能研究

作　者: 刘会超
导　师: 李秀艳；李从举
学　校: 北京服装学院
专　业: 化学工程
关键词: 激光熔体静电纺丝 PCL PLLA PLLA/nHA PET PET/SiO2 微纳米纤维
分类号: TQ340.64
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


激光熔体静电纺丝法利用激光作为加热源，具有加热迅速，热分解率低的优点，是一种全新的熔体静电纺丝法。本论文分别对聚己内酯（PCL）、聚乳酸（PLLA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）三种可用于生物医学领域材料的可纺性及所得纤维的物性进行了研究。同时，我们还利用纳米羟基磷灰石（nHA）对PLLA纤维的表面进行修饰，得到了改性的PLLA/nHA复合纤维。还制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯/纳米二氧化硅（PET/SiO2）复合纤维。采用扫描电镜（SEM）对所得纤维形貌及影响因素进行了分析，还采用X射线衍射XRD)、示差扫描量热仪（DSC）、傅里叶红外（FIIR）、能谱分析（EDS）、乌式黏度计和单轴拉力机等多种表征手段对其物性进行了测试。纺丝工艺研究表明：对PCL、PLLA及PET的三种材料来说，纤维直径都随着激光电流的增加而减小；应用电压方面，PET纤维直径随着电压的增大而增加，而PCL和PLLA纤维直径与电压无明显关系；三种材料纤维直径与接收距离关系都不明显。正交实验分析表明：影响PLLA纤维直径的主次因素顺序为：应用电压，激光电流，接收距离，熔融指数。XRD与DSC研究表明：对PCL来说，得到结晶度在60%左右的结晶态纤维。而对于PLLA和PET来说，得到的为无定形态纤维。FTIR研究表明：不同激光电流和应用电压下得到的PLLA纤维的分子结构没有发生明显的变化。EDS表征证明了PLLA/nHA、PET/SiO2纤维中纳米颗粒的存在。分子量测试表明：PCL分子量随着激光电流的增加而降低。力学测试表明：PCL、PLLA、PET纤维膜的平均拉伸强度分别为1.96±0.1 MPa、1 MPa、1.3 MPa左右，断裂伸长率分别为122.2±45%、6 %、5 %左右。

全文目录


摘要  4-5Abstract  5-9第1章 绪论  9-22  1.1 研究背景  9-11  1.2 熔体静电纺丝技术的发展历史  11-15  1.3 熔体静电纺丝设备及加热装置比较  15-18  1.4 熔体静电纺丝法的应用  18-20  1.5 激光熔体静电纺丝法介绍  20-21  1.6 本课题的研究目的及意义  21-22第2章 激光熔体静电纺丝法制备PCL 微纳米纤维及表征  22-33  2.1 引言  22  2.2 实验部分  22-26    2.2.1 主要原料与仪器  22-23    2.2.2 激光熔体电纺PCL 纤维毡  23-24    2.2.3 实验表征及测试  24-26  2.3 结果与讨论  26-32    2.3.1 熔体电纺纤维毡的整体形貌及直径分布  26-27    2.3.2 电纺参数对PCL 纤维直径的影响  27-29    2.3.3 电纺过程对PCL 分子量的影响  29    2.3.4 熔体电纺PCL 纤维的结晶结构  29-31    2.3.5 熔体电纺PCL 纤维毡的力学性能  31-32  2.4 小结  32-33第3章 激光熔体静电纺丝法制备PLLA 及PLLA/nHA 纤维及其表征  33-48  3.1 引言  33  3.2 实验部分  33-36    3.2.1 主要原料与仪器  33-34    3.2.2 激光熔体电纺PLLA 纤维  34    3.2.3 激光熔体电纺三种型号PLLA 纤维  34-35    3.2.4 激光熔体电纺PLLA/nHA 纤维  35    3.2.5 实验表征及测试  35-36  3.3 结果与讨论  36-46    3.3.1 电纺参数对PLLA 纤维直径的影响  36-37    3.3.2 熔体电纺PLLA 纤维的分子结构  37-38    3.3.3 熔体电纺PLLA 纤维的热性能  38-39    3.3.4 熔体电纺PLLA 纤维的结晶结构  39-40    3.3.5 热压PLLA 纤维膜的力学性能  40-41    3.3.6 正交实验设计研究影响纤维直径及分布主次因素  41-43    3.3.7 熔体电纺PLLA/nHA 纤维形貌及浸润性  43-46  3.4 小结  46-48第4章 激光熔体静电纺丝法制备PET 微纳米纤维及表征  48-56  4.1 引言  48  4.2 实验部分  48-50    4.2.1 主要原料与仪器  48-49    4.2.2 激光熔体电纺PET 纤维  49    4.2.3 实验表征及测试  49-50  4.3 结果与讨论  50-55    4.3.1 电纺参数对PET 纤维直径的影响  50-52    4.3.2 熔体电纺PET 纤维的结晶结构  52    4.3.3 熔体电纺PET 纤维的分子结构  52-53    4.3.4 热压PET 纤维膜的力学性能  53-54    4.3.5 熔体电纺PET 纤维热稳定性  54-55  4.4 小结  55-56第5章 激光熔体静电纺丝法制备PET/SiO_2 微纳米纤维及表征  56-63  5.1 引言  56  5.2 实验部分  56-58    5.2.1 主要原料与仪器  56    5.2.2 激光熔体电纺PET/SiO_2 纤维  56-57    5.2.3 实验表征及测试  57-58  5.3 结果与讨论  58-62    5.3.1 电纺参数对PET/SiO_2 纤维直径的影响  58-59    5.3.2 熔体电纺PET/SiO_2 纤维的结晶结构  59-62    5.3.3 熔体电纺PET/SiO_2 纤维热稳定性  62  5.4 小结  62-63第6章 结论  63-65参考文献  65-70攻读硕士学位期间发表的学术论文  70-71致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 化学纤维工业 > 一般性问题 > 生产工艺 > 纺丝
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