電紡聚乙烯醇納米纖維:水解程度和增強水穩定性的影響

聚乙烯醇(PVA)是一種高度親水性、無毒、生物相容性好的半晶聚合物，具有強度、水溶性、透氣性和熱特性等優良性能。聚乙烯醇(PVA)是由聚醋酸乙烯酯(PVAc)的水解(或醇解)而來的，可用于不同程度的水解(DH)。因此，PVA的性質受到DH的影響。DH在87 ~ 89%之間的PVA比DH在98 ~ 99.9%之間的PVA具有更低的機械和耐水性。因此，與其他極性聚合物相互作用的電位將隨著DH的變化而變化。近年來,電紡的極大的興趣,不僅因為它可以產生聚合物纖維直徑在納米到幾個微米的范圍使用聚合物溶液或熔體,還因為它的優點是簡單,常規方法與范圍廣泛的多孔結構可以產生,除了便宜的與傳統的方法相比。4、5、6、7、8 PVA溶液的靜電紡絲已被廣泛研究用于制備超細分離過濾器、生物降解墊和無機纖維。PVA的溶解取決于溶劑的性質、溫度和聚合物水解的程度。根據溶液的流變特性，靜電紡絲聚合物溶液可以產生多種結構，主要包括珠狀纖維、串珠纖維和纖維。研究了溶液濃度、分子量、11 pH、12鹽、13表面活性劑分子14等對電紡PVA纖維形態和直徑的影響。然而，DH對電紡PVA纖維形態和直徑的影響研究較少。此外，PVA通過靜電紡絲形成了優良的納米纖維，但其高親水性限制了其應用，使其在與水接觸后立即溶解。因此，對聚乙烯醇纖維進行化學或物理交聯改性，以提高其力學性能和耐水性。本文報道了DH對電紡PVA纖維形態和直徑的影響，并通過熱處理探討了電紡PVA/聚丙烯酸(PAA)復合纖維的耐水性。

材料

不同水解度的PVA (DH=88、96和99.9%水解)和相同聚合度的PVA =1700由日本東京Kuraray有限公司提供。將DH分別為88和96%的兩種PVA溶液以相同的重量比(1:1,v/v)混合，得到DH為92%的PVA溶液。PAA分子量為250 kDa，購自日本大阪Wako。所有化學藥品均為分析級，未經進一步凈化使用。以蒸餾水為溶劑。

電紡的

電場采用高壓電源(har100 *12, Matsusada Co.， Tokyo, Japan)，電壓可達100 kV。溶解于蒸餾水中的PVA溶液通過一個塑料注射器提供，注射器內固定在內徑0.6 mm的毛細管尖上。將連接到正極(陽極)的銅絲插入聚合物溶液中，并將負極(陰極)連接到金屬集電極上。電壓固定在10kv。固定毛細管尖端與收集器之間的距離為15cm，塑料注射器與水平方向成10o的角度放置。PVA溶液濃度在8 ~ 12 wt%范圍內。為了提高PVA聚合物的溶解度，將PVA溶液加熱至80℃左右，以破壞PVA聚合物中可能存在的強鏈內鍵和鏈間鍵。采用相同的方法制備了PVA/PAA復合纖維。短暫,PVA / PAA解決方案的PVA溶液電紡的準備是混合PAA解決方案在不同的PAA重量分數(?PAA)。將PVA和PAA溶液的濃度控制在12.0% wt%左右。在相同的條件下，在室溫下將所有溶液電紡到旋轉的金屬收集器上。

測量

采用電導率儀(g系列，CM-40G, TOA Electronics Ltd, Aichi, Japan)和Wilhelmy plate法(CBVP-Z, Kyowa Interface Science Co.， Saitama, Japan)分別測定了PVA溶液的電導率和表面張力。粘度測量使用粘度計(DV-1, Brookfield Co.， Stoughton, MA, USA)，主軸63在100 r.p.m。在室溫下。采用掃描電鏡(SEM, VE-8800, Keyence Co.， Tokyo, Japan)對鈀-鉑濺射樣品進行了纖維形態、平均纖維直徑和分布的表征。