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聚合物相对分子质量是影响溶液无尘布、无尘纸的一个重要参数 | 无尘布

聚合物相对分子质量是影响溶液无尘布、无尘纸的一个重要参数

聚合物相对分子质量是影响溶液无尘布无尘纸的一个重要参数,因为它直接影响到溶液的流变学性质和电学性质,如溶液的黏度、表面张力、电导率和介电性等。简而言之,小分子溶液不能用来作为静电纺丝溶液,要能够通过静电纺丝制备出纤维无尘布无尘纸,所用的聚合物必须有一定的相对分子质量,溶解后有一定的黏度,否则就是一个静电雾化的过程,只能得到气溶胶或聚合物微球。聚合物相对分子质量直接反映其分子链的长度,相对分子质量大说明其分子链长,分子链长的
聚合物在溶液中容易发生缠结,从而增加溶液的黏度。对于相同质量分数的聚合物溶液来说,高分子量聚合物溶液黏度要比同种低分子量聚合物溶液的黏度大。
    聚合物分子链在溶液中形成缠结,并且具有一定的黏度,是静电纺丝技术制备聚合物纤维的必要条件。当聚合物溶液射流在泰勒锥表面形成以后,射流在高压静电场中受到电场力的拉
伸,足够缠结的分子链沿射流轴向取向化,能够平衡电场力的拉伸,保持射流的连续性,从而形成纤维,否则射流就会断裂形成珠粒纤维等。科斯基(Koski)掣’。’研究了聚乙烯醇相对分子质量对静电纺纤维形貌的影响。其结果表明:在聚合物溶液浓度一定的情况下,当相对分子质量为9000~10000时,所获得的纤维为珠粒状纤维,这说明聚合物射流在电纺
过程中出现断裂,分子链未被充分拉伸取向化;当相对分子质量为13000~23000时,所获得的纤维为平均直径在0.5~1.25斗m之间的无珠粒圆形纤维,这说明随着相对
分子质量的增加,分子链在溶液中的缠结增加,射流在静电纺丝过程中经过拉伸,使分子链很好地取向化,并且抵抗了外力的作用,没有发生断裂;当相对分子质量增加到13000~23000时,所获得的纤维为扁平带状的无珠粒纤维无尘布无尘纸,平均宽度为1~2¨m。谭(Tan)等㈣’将不同相对分子质量的聚乳酸(M。:100000,300000)溶于二氯甲烷来研究相对分子质量对静电纺纤维形态的影响,结果发现:低分子量的溶液在浓度为9%时,出现珠粒纤维并且非珠粒部分平均直径约为0.4斗m;而高分子量的溶液在浓度为4.5%时,就能够获得均匀无珠粒纤维,当浓度为3.5%时就能够获得平均直径为0.322¨m的无珠粒纤维。古塔(Gupta)等∞引利用不同相对分子质量的线
性均聚聚甲基丙烯甲酯来静电纺丝,研究了相对分子质量对纤维形态的影响,同样发现,随着聚甲基丙烯甲酯相对分子质量的升高,纤维膜中珠粒数呈下降趋势,有利于得到均匀的无珠粒纤
维;此外,相对分子质量的分布也会影响纤维的形态,相对分子质量分布宽的聚合物需要较高的浓度才能获得具有均匀结构的无珠粒纤维。(a)心=-9000,一10000(b)心。13000-V23000    (c)螺。31000-_50000。对静电纺聚乙烯醇纤维形貌的影响m’(溶液浓度为25%)
    由此可以看出,分子链在溶液中的缠结程度直接影响到纤维膜中珠粒的形成。高分子量的聚合物可以在较低的浓度下进行静电纺丝,并获得均匀的纤维;而低分子量的聚合物必须在较高浓度下才能获得纤维,否则得到的是聚合物微球。