靜電紡納米纖維誘導(dǎo)同質(zhì)及非同質(zhì)聚合物界面結(jié)晶行為研究.pdf

1、在纖維狀填料（如碳纖維、碳納米管等）增強(qiáng)半結(jié)晶聚合物基復(fù)合材料中，填料與聚合物基體間的界面結(jié)晶一直是研究熱點(diǎn)。通常，直徑為微米級的纖維可作為一維異相成核點(diǎn)誘導(dǎo)聚合物基體結(jié)晶而形成橫晶結(jié)構(gòu)；納米級纖維（如碳納米管）則可誘導(dǎo)聚合物附生結(jié)晶形成雜化串晶結(jié)構(gòu)。靜電紡納米纖維具有超高長徑比和高比表面積等優(yōu)異特性，在增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料方面的應(yīng)用也逐漸引起人們的關(guān)注。然而，關(guān)于電紡纖維/聚合物基復(fù)合材料界面結(jié)晶的研究報道目前比較少，其中的機(jī)理尚不明確

2、。鑒于此，本文將逐步研究電紡聚己內(nèi)酯（PCL）纖維、聚己內(nèi)酯/聚左旋乳酸-聚己內(nèi)酯共聚物（PCL/PLCL）復(fù)合納米纖維及聚酰胺（PA66）納米纖維在誘導(dǎo)同質(zhì)或非同質(zhì)結(jié)晶聚合物（PCL）在溶液或熔體體系中的結(jié)晶行為，進(jìn)而探討電紡纖維/聚合物復(fù)合材料的界面結(jié)晶形態(tài)及形成機(jī)理。結(jié)合掃描電鏡、原子力顯微鏡、偏光顯微鏡、差示掃描量熱儀、廣角X射線衍射等表征手段對界面結(jié)晶的晶體形態(tài)與結(jié)構(gòu)、結(jié)晶動力學(xué)、結(jié)晶行為等進(jìn)行深入研究。主要工作內(nèi)容如下：

3、r>　　首先，制備不同平均直徑的 PCL電紡纖維，探討其誘導(dǎo)同質(zhì) PCL溶液體系的界面結(jié)晶。結(jié)果表明：PCL纖維作為一維成核點(diǎn)成功地誘導(dǎo)同質(zhì)PCL在其表面附生結(jié)晶，并且界面晶體形態(tài)和結(jié)構(gòu)對纖維的直徑和結(jié)晶時間具有強(qiáng)烈的依賴性。當(dāng)PCL纖維直徑為幾百納米時，PCL片晶在纖維表面垂直于纖維軸向周期性排列，形成典型的雜化串晶結(jié)構(gòu)；而當(dāng)纖維直徑增大到2μm以上時，PCL片晶則在纖維表面無規(guī)排列，形成片晶相互貫穿的多孔狀界面晶體形態(tài)。PCL纖維誘

4、導(dǎo)同質(zhì) PCL界面結(jié)晶形態(tài)的不同歸因于 PCL纖維本身表層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和片晶排列。
　　其次，制備PCL/PLCL復(fù)合納米纖維，進(jìn)一步探討其誘導(dǎo)PCL溶液體系的界面結(jié)晶以及復(fù)合纖維中 PCL相對界面結(jié)晶的影響。結(jié)果表明，復(fù)合纖維中PCL的含量對復(fù)合纖維誘導(dǎo)界面晶體結(jié)構(gòu)有著顯著影響。當(dāng)PCL含量低于30 wt％時，PCL/PLCL復(fù)合纖維不能誘導(dǎo) PCL在其表面附生結(jié)晶；當(dāng) PCL含量高于50 wt%時，復(fù)合纖維才能誘導(dǎo)PCL在其表面

5、外延生長形成雜化串晶。此外，當(dāng)復(fù)合纖維中PLCL含量大于50 wt%時，復(fù)合纖維表面才會形成貫穿纖維并規(guī)整排列的 PCL片晶微結(jié)構(gòu)。結(jié)合 PCL纖維及其復(fù)合纖維表面微觀結(jié)構(gòu)及誘導(dǎo)形成界面晶體形貌分析，我們發(fā)現(xiàn)，纖維表層的 PCL晶片結(jié)構(gòu)對后續(xù)誘導(dǎo) PCL分子鏈在纖維表面的附生結(jié)晶有著決定性作用。該結(jié)果進(jìn)一步證明了PCL纖維在誘導(dǎo)同質(zhì)的PCL溶液界面結(jié)晶中，晶格匹配具有主導(dǎo)性的作用。
　　最后，探討尼龍66（PA66）電紡纖維誘導(dǎo)非

6、同質(zhì)的 PCL溶液及熔體體系的界面結(jié)晶行為。在溶液結(jié)晶中，PA66電紡纖維誘導(dǎo)PCL形成雜化串晶結(jié)構(gòu)，其中PA66電紡纖維作為“shish”結(jié)構(gòu)，而非同質(zhì)的PCL片晶作為“kebab”結(jié)構(gòu)垂直于纖維軸向周期性排列。更有意思的是，我們首次觀察到，在 PA66電紡纖維誘導(dǎo)PCL熔體結(jié)晶時，纖維表面形成了雜化串晶和橫晶共存的多層次界面結(jié)晶結(jié)構(gòu)?？赡艿男纬蓹C(jī)理是：由于PA66電紡纖維與PCL基體具有較強(qiáng)的氫鍵作用，結(jié)晶時界面處的PCL分子鏈?zhǔn)紫?/p>