靜電紡納米纖維誘導同質(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）增強半結(jié)晶聚合物基復合材料中，填料與聚合物基體間的界面結(jié)晶一直是研究熱點。通常，直徑為微米級的纖維可作為一維異相成核點誘導聚合物基體結(jié)晶而形成橫晶結(jié)構；納米級纖維（如碳納米管）則可誘導聚合物附生結(jié)晶形成雜化串晶結(jié)構。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，在增強聚合物復合材料方面的應用也逐漸引起人們的關注。然而，關于電紡纖維/聚合物基復合材料界面結(jié)晶的研究報道目前比較少，其中的機理尚不明確

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）復合納米纖維及聚酰胺（PA66）納米纖維在誘導同質(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，進而探討電紡纖維/聚合物復合材料的界面結(jié)晶形態(tài)及形成機理。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、結(jié)晶動力學、結(jié)晶行為等進行深入研究。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成功地誘導同質(zhì)PCL在其表面附生結(jié)晶，并且界面晶體形態(tài)和結(jié)構對纖維的直徑和結(jié)晶時間具有強烈的依賴性。當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；而當纖維直徑增大到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)構和片晶排列。
　　其次，制備PCL/PLCL復合納米纖維，進一步探討其誘導PCL溶液體系的界面結(jié)晶以及復合纖維中 PCL相對界面結(jié)晶的影響。結(jié)果表明，復合纖維中PCL的含量對復合纖維誘導界面晶體結(jié)構有著顯著影響。當PCL含量低于30 wt％時，PCL/PLCL復合纖維不能誘導 PCL在其表面附生結(jié)晶；當 PCL含量高于50 wt%時，復合纖維才能誘導PCL在其表面

5、外延生長形成雜化串晶。此外，當復合纖維中PLCL含量大于50 wt%時，復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。結(jié)合 PCL纖維及其復合纖維表面微觀結(jié)構及誘導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)構對后續(xù)誘導 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)果進一步證明了PCL纖維在誘導同質(zhì)的PCL溶液界面結(jié)晶中，晶格匹配具有主導性的作用。
　　最后，探討尼龍66（PA66）電紡纖維誘導非

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PCL形成雜化串晶結(jié)構，其中PA66電紡纖維作為“shish”結(jié)構，而非同質(zhì)的PCL片晶作為“kebab”結(jié)構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?？赡艿男纬蓹C理是：由于PA66電紡纖維與PCL基體具有較強的氫鍵作用，結(jié)晶時界面處的PCL分子鏈首先