摻雜碳納米管的海藻酸鈉納米纖維熱穩(wěn)定性研究

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1、第26卷第4期青島大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vo1．26NO．42013年11月JOURNALOFQINGDAOUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)NOV．2013文章編號(hào)：1006—1037(2013)04—0047—05doi：10．3969／j．issn．1006—1037．2013．11．12摻雜碳納米管的海藻酸鈉納米纖維熱穩(wěn)定性研究趙衛(wèi)，夏延致，楊東江，龍曉靜，潘若才，張立杰，李道浩，李春霞(青島大學(xué)，a．化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院；b．纖維新材料與現(xiàn)代紡織國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，青島

2、266O71)摘要：采用加入碳納米管的海藻酸鈉溶液高壓靜電紡絲，成功制備摻雜碳納米管的海藻酸鈉納米纖維(SA—CNTs—NF)。通過SEM、FT—IR、TG進(jìn)行表征，檢測(cè)表明，碳納米管可以很好的分散在海藻酸鈉纖維中，得到的SACNTs—NF平均直徑約為196nm，并對(duì)SA—CNTs—NF進(jìn)行了熱重分析，發(fā)現(xiàn)加入碳納米管的海藻酸鈉纖維熱穩(wěn)定性有明顯的提高。關(guān)鍵詞：靜電紡絲；海藻酸鈉；碳納米管；熱穩(wěn)定性中圖分類號(hào)：O636．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A海藻酸鈉(SA)是一種從褐藻的細(xì)胞壁中提取出來的天然多糖，由a—L一古羅糖醛酸

3、(G)和B—D一甘露糖醛酸(M)組成，因其無毒、生物相容性好、容易凝膠化等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于生物、化學(xué)、醫(yī)藥、環(huán)保食品領(lǐng)域。靜電紡絲技術(shù)是一種新興的制備長(zhǎng)纖維的：法，制備的纖維直徑均一，界面性能好，具有良好的吸附性能。通過靜電紡絲，不僅能夠得到直徑從幾納米到幾微米的纖維，而且纖維的線密度和比表面積相較于傳統(tǒng)纖維都具有明顯優(yōu)勢(shì)。此外，靜電紡絲操作簡(jiǎn)易，成本低、環(huán)境污染小。目前多數(shù)的海藻酸鹽纖維采用濕法紡絲制得l3]，所得纖維直徑一般在10微米以上．，而靜電紡絲l4]作為一種公認(rèn)的制備納米纖維有效方法，可以制備出20

4、0nm左右的海藻酸鈉纖維。納米纖維性能優(yōu)異，已應(yīng)用于微孔濾膜、服裝、組織工程及其他生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。碳納米管(CNTs)以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能得到了人們的廣泛關(guān)注]，CNTs為納米一維結(jié)構(gòu)，具有很大的比表面積，因而與聚臺(tái)物基體會(huì)有很強(qiáng)的界面結(jié)合．再加上CNTs獨(dú)特的綜合性能，使其成為一種優(yōu)良的復(fù)合材料添加劑。在聚合物中加入少量CNTs會(huì)極大改善復(fù)合材料的力學(xué)、電學(xué)及熱學(xué)性能。CNTs因其表面張力較大，容易聚集，從而影響其在溶劑或聚合物中的分散和排列，有研究表明，CNTs在SA中卻有較好的分散性l7]。CNTs一般

5、以無規(guī)排列的形式存在，而在靜電拉伸的過程中，CNTs隨著噴射流發(fā)生取向，從而使CNTs在電紡產(chǎn)生的納米纖維中發(fā)生取向，這種取向的發(fā)生可以明顯提高纖維的力學(xué)性能_g]。已有大量文獻(xiàn)關(guān)于海藻酸鈉靜電紡絲詳細(xì)描述‘一，Lu等口l_采用了電紡SA與聚環(huán)氧乙烷共混溶液的方法，制備出了直徑均一的納米纖維，并采用了CaC1對(duì)所得纖維進(jìn)行交聯(lián)。Bonino等rl。]研究了SA分子量大小與所紡制纖維強(qiáng)度的關(guān)系，結(jié)果表明，低分子量SA納米纖維因其易降解、強(qiáng)度低適用于體內(nèi)生物組織支架，而高分子量SA納米纖維強(qiáng)度大，適用于外傷紗布。有研

6、究者對(duì)于聚丙烯腈與CNTs共混溶液靜電紡絲進(jìn)行了探討，但關(guān)于SA與CNTs共混電紡鮮有研究，本文對(duì)SA與CNTs共混溶液進(jìn)行電紡，以觀察CNTs的加入對(duì)SA納米纖維熱穩(wěn)定性的影響。1實(shí)驗(yàn)部分1．1藥品與儀器實(shí)驗(yàn)原料：海藻酸鈉，曲拉通X—i00，聚環(huán)氧乙烷(PEO)，分析純，均購(gòu)自阿拉?。灰掖?，二甲基亞砜(DM一收稿日期：2013-10—1基金項(xiàng)目：國(guó)家“863”重點(diǎn)計(jì)劃項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：2010AA093701)贊助。作者簡(jiǎn)介：趙衛(wèi)，女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榛诤Ｔ謇w維原料的多金屬碳材料制備及結(jié)構(gòu)性能研究。第4

7、期趙衛(wèi)，等：摻雜碳納米管的海藻酸鈉納米纖維熱穩(wěn)定性研究49象。從圖1(c)和(d)中可以明顯看到，SA—CNTs—NF的纖維直徑明顯小于SA—NF，纖維形態(tài)保持良好，未出現(xiàn)串珠，但是有部分粘結(jié)。SA中加入CNTs后靜電紡絲纖維明顯變細(xì)的原因主要是CNTs的加入使得電紡溶液的電導(dǎo)率增加，從而靜電紡絲的電場(chǎng)力增強(qiáng)，產(chǎn)生了更強(qiáng)的纖維拉伸效果n，同時(shí)，因?yàn)殡妶?chǎng)力的增疊；0U加，使得纖維噴射到收集板的時(shí)間減短2，纖0維8之間6的4：水分2來O不及完全揮發(fā)，造成纖維之間的部分粘連。利用Image—J軟件分析測(cè)量纖維的直徑和直

8、徑分布，作出纖維的直徑分布圖如圖2所示，CNTs的加入對(duì)纖維的直徑以及其分布均有較大影響。加入CNTS后纖維的直徑分布明顯變寬，這主要是因?yàn)殡妼?dǎo)率的增加使得單位時(shí)間內(nèi)的噴射量增加，纖維直徑變大，但是同時(shí)又因?yàn)殡妶?chǎng)力的作用增加，纖維拉伸加強(qiáng)，纖維變細(xì)，兩者協(xié)同作用下，使得纖維原絲的直徑分布變寬。160180200220240260280300320340H3暑60U1201