一种醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维的制备方法及其应用_3

文档序号:8469101阅读:来源:国知局
与质量分数为15%的聚甲 基丙烯酸溶液的体积比为15:3 ;
[0071] 二、采用高压静电纺丝技术将步骤一中得到的纺丝原液纺制在铝箔上,得到醋酸 纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维;
[0072] 步骤二中所述的高压静电纺丝技术的电压为17kV,喷丝速度为2mL/h,纺丝喷丝 头与铝箔的距离为13cm;所述的纺丝喷丝头为单轴的喷丝头。
[0073] 实施方案二:一种醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维的制备方法,是按以下步 骤完成的:
[0074] -、制备纺丝溶液:
[0075] ①、将醋酸纤维素溶解到N,N-二甲基甲酰胺中,得到质量分数为5%的醋酸纤维 素溶液;
[0076] ②、将聚甲基丙烯酸溶解到N,N_二甲基甲酰胺中,得到质量分数为15%的聚甲基 丙烯酸溶液;
[0077] ③、将质量分数为5%的醋酸纤维素溶液和质量分数为15%的聚甲基丙烯酸溶液 加入到密闭容器中,再在搅拌速度为150r/min和温度为60°C的条件下磁力搅拌5h,得到纺 丝原液;
[0078] 步骤一③中所述的质量分数为5%的醋酸纤维素溶液与质量分数为15%的聚甲 基丙烯酸溶液的体积比为15:5 ;
[0079] 二、采用高压静电纺丝技术将步骤一中得到的纺丝原液纺制在铝箔上,得到醋酸 纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维;
[0080] 步骤二中所述的高压静电纺丝技术的电压为17kV,喷丝速度为2mL/h,纺丝喷丝 头与铝箔的距离为13cm;所述的纺丝喷丝头为单轴的喷丝头。
[0081] 实施方案三:一种醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维的制备方法是按以下步骤 完成的:
[0082] -、制备纺丝溶液:
[0083] ①、将醋酸纤维素溶解到N,N-二甲基甲酰胺中,得到质量分数为9%的醋酸纤维 素溶液;
[0084] ②、将聚甲基丙烯酸溶解到N,N_二甲基甲酰胺中,得到质量分数为15%的聚甲基 丙烯酸溶液;
[0085] ③、将质量分数为9%的醋酸纤维素溶液和质量分数为15%的聚甲基丙烯酸溶液 加入到密闭容器中,再在搅拌速度为180r/min和温度为65°C的条件下磁力搅拌4h,得到纺 丝原液;
[0086] 步骤一③中所述的质量分数为9%的醋酸纤维素溶液与质量分数为15%的聚甲 基丙烯酸溶液的体积比为15:9;
[0087] 二、采用高压静电纺丝技术将步骤一中得到的纺丝原液纺制在铝箔上,得到醋酸 纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维;
[0088] 步骤二中所述的高压静电纺丝技术的电压为17kV,喷丝速度为2mL/h,纺丝喷丝 头与错箔的距离为l〇cm~15cm;所述的纺丝喷丝头为单轴的喷丝头。
[0089] 实施方案四:一种醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维的制备方法是按以下步骤 完成的:
[0090] -、制备纺丝溶液:
[0091] ①、将醋酸纤维素溶解到N,N_二甲基甲酰胺中,得到质量分数为12%的醋酸纤维 素溶液;
[0092] ②、将聚甲基丙烯酸溶解到N,N_二甲基甲酰胺中,得到质量分数为15%的聚甲基 丙烯酸溶液;
[0093] ③、将质量分数为12%的醋酸纤维素溶液和质量分数为15%的聚甲基丙烯酸溶 液加入到密闭容器中,再在搅拌速度为200r/min和温度为70°C的条件下磁力搅拌3h,得到 纺丝原液;
[0094] 步骤一③中所述的质量分数为12 %的醋酸纤维素溶液与质量分数为15 %的聚甲 基丙烯酸溶液的体积比为15:12;
[0095] 二、采用高压静电纺丝技术将步骤一中得到的纺丝原液纺制在铝箔上,得到醋酸 纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维;
[0096] 步骤二中所述的高压静电纺丝技术的电压为17kV,喷丝速度为2mL/h,纺丝喷丝 头与铝箔的距离为13cm ;所述的纺丝喷丝头为单轴的喷丝头。
[0097] 采用电子扫描电镜对使用静电纺丝制备的醋酸纤维素、使用静电纺丝制备的聚甲 基丙烯酸、实施方案一、实施方案二、实施方案三和实施方案四制备的醋酸纤维素/聚甲基 丙烯酸核壳纤维进行测试,如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9和图10所示。
[0098] 图1为使用静电纺丝制备的醋酸纤维素放大5000倍的SEM图;
[0099] 图2为使用静电纺丝制备的聚甲基丙烯酸放大5000倍的SEM图;
[0100] 图3为实施方案一制备的醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维放大5000倍的SEM 图;
[0101] 图4为实施方案一制备的醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维放大20000倍的 TEM图;
[0102] 图5为实施方案二制备的醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维放大5000倍的SEM 图;
[0103] 图6为实施方案二制备的醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维放大8000倍的TEM 图;
[0104] 图7为实施方案三制备的醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维放大5000倍的SEM 图;
[0105] 图8为实施方案三制备的醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维放大15000倍的 TEM图;
[0106] 图9为实施方案四制备的醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维放大5000倍的SEM 图;
[0107] 图10为实施方案四制备的醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维放大15000倍的 TEM图;
[0108] 由图1,图2可以看出纯聚甲基丙烯酸能纺成纤维但有很多黏连结构而纯CA可以 纺成较好的纳米纤维且单丝分散性好,从图3、图5、图7和图9可以看出复合纤维是连续 的,纤维的直径在150-1150nm之间,当醋酸纤维素的含量是3%时(图3)复合纤维比图1 中纯的聚甲基丙烯酸纤维有较多的单丝纤维,随着醋酸纤维素含量增加,电纺制得的复合 纤维黏连减少,更能看清单根纤维(图3、图5和图7),这是因为在电纺过程中,醋酸纤维素 起到支架作用,带动聚甲基丙烯酸形成纤维;图9纤维比图7纤维相对较粗,这可根据电纺 时纤维形成的过程来解释。电纺过程中由于纤维发生不稳定的弯曲,喷射细流被高度拉伸 而变细,当聚甲基丙烯酸含量增加时,聚甲基丙烯酸和醋酸纤维素之间的内摩擦力增强,这 就限制了复合纤维的拉伸,致使纤维变粗。
[0109] 图4、图6、图8和图10展示了实施方案一、实施方案二、实施方案三和实施方案四 制备的醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维的内部结构,从TEM图像的对比差异显示了纤 维的内部结构,暗的部分是核,亮的部分是壳;如图4、图6、图8和图10是由醋酸纤维素和 聚甲基丙烯酸不同比例混合溶液经单轴静电纺丝得到不同分界面的醋酸纤维素/聚甲基 丙烯酸核壳纳米纤维,这可根据电纺过程来解释。电纺过程中由于聚甲基丙烯酸分子链带 有大量亲水性的羧基和醋酸纤维素分子链表现为疏水性,纤维发生不稳定的弯曲,喷射细 流被高度拉伸的同时,聚甲基丙烯酸分子链向纤维壳层运动,醋酸纤维素分子链向纤维核 层运动,最终固化成型为核壳结构的纳米纤维。
[0110] 采用傅里叶变换红外光谱仪对使用静电纺丝制备的醋酸纤维素、使用静电纺丝制 备的聚甲基丙烯酸、实施方案一、实施方案二、实施方案三和实施方案四制备的醋酸纤维素 /聚甲基丙烯酸核壳纤维进行测试,如图11所示;图11为红外谱图;图11中1为使用静电 纺丝制备的醋酸纤维素的红外曲线,2为使用静电纺丝制备的聚甲基丙烯酸的红外曲线,3 为实施方案一制备的醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维的红外曲线,4为实施方案二制 备的醋酸纤维素/聚甲基丙烯酸核壳纤维的红外曲线,5
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