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聚乙烯醇纳米纤维的制备方法

实验指南    2022-10-14 10:57

一、背景

PVA(聚乙烯醇)是由聚醋酸乙烯酯水解而成的一种水溶性聚合物,其分子主链为碳链,每一个重复单元上含有一个羟基,由于羟基尺寸小,极性强,容易形成氢键,因此PVA具有良好的水溶性、成膜性、黏结力和乳化性,良好的耐油脂性和耐溶剂性。

聚乙烯醇的结构式

 

 

PVA是水溶性聚合物,可纺性好;并具有较好的力学性能,和一些水溶性聚合物混合制成电纺膜,这类材料在过滤膜、纳米复合材料、伤口敷料以及人工血管等领域具有许多潜在的用途。北京永康乐业科技发展有限公司专注于纳米纤维的制备与应用研究,其合作者产生一系列重要成果。Xiao-Hong Qin等人静电纺丝一层PVA纳米纤维膜于无纺布上,研究发现其过滤性能较未纺PVA纳米纤维膜前有很大的提高[1]。Dai等通过溶胶凝胶法和静电纺丝技术制备了氧化铝-硼酸盐/PVA复合纤维,煅烧得到氧化铝-硼酸盐超细纤维[2]。Kyung Hwa Hong报导了Ag/聚乙烯醇复合纤维的制备过程,将PVA/AgN03水溶液静电纺丝得到包含有银纳米颗粒的PVA纤维,经过处理银纳米颗粒大量的迁移到纤维表面,这种PVA/Ag纳米纤维显示了很强的抗菌性,可以作为伤口敷料使用[3]。

 

 

二、纳米纤维的制备

2.1 仪器和试剂

    仪器:SS-2535型静电纺丝装置 (北京永康乐业科技发展有限公司);磁力搅拌器 ;电子天平;扫描电镜。

    试剂:聚乙烯醇 ( PVA1788 ,北京永康乐业科技发展有限公司);去离子水(市售,分析纯);

2.2 聚乙烯醇纳米纤维膜的制备

使用SS-2535静电纺丝装置制备纳米纤维膜,首先称取一定量的PVA于干燥的锥形瓶中,加入去离子水,90℃恒温搅拌2 h,制得质量分数10%的PVA水溶液。待将上述配置好的纺丝液装入注射器中,并固定到静电纺丝的推注装置上,使用接地的金属板作为纤维接收装置,表面贴铝箔进行接收;金属喷头和接收板之间施加高压静电,接收10min,将纤维样品在真空干燥箱中干燥24h后备用。

三、结构表征

    扫描电子显微镜广泛应用于对静电纺纤维表面形貌的观察。在实际的应用中能够有效地反映具有不同表面形貌的静电纺纤维,包括光滑表面、珠串结构、带状结构和粗糙表面等。

    扫描电子显微镜的试样制备可分为两种:对于导电性良好的试样,可以直接用于电镜观察且能够保持其原始形貌;对于不导电或导电性差的试样,则需要对试样表面进行喷金或喷碳处理后才能够用于电镜观察。在具体实验中,当要对试样进行高放大倍数和高分辨率观察时,需要喷金或碳厚度在10nm,而一般情况下厚度在10~30nm范围为宜。

    扫描电镜观察PVA纳米纤维形貌 (见Fig1),从图中可以看到PVA纳米纤维在各电压下均表现良好的可纺性和纤维形貌,且纤维膜表面整洁。

Fig. 1 分别在(A)10,(B)15,(C)20,(D)25kV下PVA纤维膜SEM照片

 

参考文献

[1]Qin XH,Wang SY.Journal of Applied Polymer Science,2006,102,1285-1290.

[2]Dai HQ,Gong J,Kim H,Lee D.Nanotechnology,2002,1 3(5):674-677.

[3]Hong K H,Pack J L,Sul I H,et a1.Journal of Polymer Science Part B:Polymer Physics,2006,44:2468-2474.