聚乙烯醇-聚二甲硅氧烷-硬脂酸電紡納米纖維墊用于選擇性過濾

聚乙烯醇-聚二甲硅氧烷-硬脂酸電紡納米纖維墊用于選擇性過濾

電紡絲是一種用于制備超薄納米纖維墊簡單且多功能的方法，可以使納米技術用于多種應用。通過合理地制備紡絲溶液，可以制備出具有理想性能的復合納米纖維氈。然而，一些非常理想的材料，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)極難進行電紡，PDMS是一種具有高透明、生物相容性、化學惰性、不可燃性和無毒的彈性體，在生物、微流體儲能設備、傳感器等領域有著廣泛的應用。在大多數應用中，PDMS以連續膜或微流體通道的形式使用。由于傳統纖維制造技術在制備PDMS纖維方面存在困難，因此，關于PDMS纖維的研究工作非常有限。能夠成功地控制和平衡紡絲墊的親水性和親油性的方法將是生產選擇性滲透膜的理想方法。硬脂酸在相對易接近的溫度下具有較高的熔化焓，因此常被用作儲能領域的相變材料(PCM)。硬脂酸在PVA和PDMS的混合物中不僅可以改善紡絲溶液的混合和同質性，從而產生的墊的質量和機械強度。

近日，研究者報道了一種利用電紡絲技術制備聚乙烯醇(PVA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)和硬脂酸(SA)復合納米纖維墊的簡便方法。結果表明，在PVA和SA的預定比例下，為了改善墊層力學性能，PDMS組分從40w%到近80w%不等。通過這種方法，可以控制納米纖維墊的親水性/親油性，對油的選擇滲透性優于水，并能成功地過濾油包水乳液中的水。與水相比，由于PDMS的化學性質和膜墊的納米纖維形態，最佳樣品對油顯示出優異的選擇滲透性，在納米纖維墊中加入PVA可以控制膜對油和水的相對滲透性。SA的加入不僅有助于改善富含PDMS電紡納米纖維機墊的機械強度和親水性/浸潤性，而且在用相變材料制備儲能材料方面具有潛在的應用前景。相關研究成果以“PVA-PDMS-Stearic acid compositenanofbrous mats with improvedmechanical behavior for selectivefltering applications”為題發表于Scientific Reports。

圖1. ENCF墊的FE-SEM圖像（樣品ENCF1，ENCF1.5，ENCF2，ENCF3，ENCF4和ENCF5，從左至右）隨著PDMS濃度的增加（41-78％），（a-f）在較低的放大倍數和（g-l）高放大倍數。圖2.（a）ENCF-1，（b）ENCF-3和（c）ENCF-5墊的EDX元素分析圖。其中綠點代表氧，青綠點代表Si，紅點代表碳。圖3. 頂部圖（a-e）（水滴-ENCF接口）; 底部（e-j）（硅油滴 - ENCF界面）和（k）各種PDMS的組成對硅油和水的表面潤濕性的比較圖。圖4. 使用ENCF-3膜過濾富含油的乳液（油包水）（70％）（a）在過濾前和（b）過濾后的光學顯微照片。