Page 69 - 《精细化工》2020年第12期
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第 12 期 施成东，等: 电纺纳米纤维取向对其特性的影响 ·2431·
向 PAN 纳米纤维网，分析了取向和非取向电纺纳米 度增加。因此，除了其他方法外，电纺高取向纤维
纤维网的杨氏模量与平均纤维直径和质量分数的关 的方法也可以提高力学性能，满足作为基底需有足
系。结果表明，在同一平均纤维直径下，取向 PAN 够强度或刚性的要求。
纳米纤维网的杨氏模量远大于非取向 PAN 纳米纤维 2.5 光学性能
网，当 PAN 质量分数从 7%增加到 10%时，非取向纳 纳米材料具有光学性能，这也是其在实际应用
米纤维网的杨氏模量增加不明显，而取向纳米纤维 中的一个显著特性。取向结构在一定程度上可以改
网增加幅度大，从 800 MPa 持续增加至约 2200 MPa。 变纳米纤维的透光率。
此外，在同一 PAN 质量分数下，取向纳米纤维网的 排列良好的纤维素纳米纤维可以显著降低薄膜
杨氏模量也远大于未取向纳米纤维网。CHEN 等 [36] 中的空隙，避免光散射，从而提高各向异性纳米纤
将丝素蛋白（SF）与聚己内酯（PCL）混合电纺，分 维结构纤维素膜的透明度 [37] 。LI 等 [38] 考察了尼龙-6
别制备了随机 PCL/SF 纳米纤维（RPSF）、取向 PCL/ （PA-6）纳米纤维的取向对透明热塑性聚甲基丙烯
SF 纳米纤维（APSF）和随机 PCL 纳米纤维（RP）， 酸甲酯（PMMA）光学性能的影响，利用共混共电
为了探究纤维取向与 SF 共纺对纳米纤维支架力学 纺丝法分别在 500、1000 和 1500 r/min 滚筒转速下制
性能的影响，对 3 种支架进行了应力-应变曲线和杨 备出不同取向度的 PA-6/PMMA 纳米复合材料，经过
氏模量测试。如表 1 和图 8 所示。加入 SF 不能提升 热压工艺处理后，使用 UV-Vis 光谱仪在室温下、
RP 纳米纤维支架的力学性能。而 APSF 的极限应力 400~800 nm 范围内，以平行（0°）和垂直（90°）于
和杨氏模量分别约是 RPSF 的 16 倍和 18 倍，杨氏 纳米纤维轴方向测试了 PA-6 质量分数为 1%的
模量约是 RP 的 4.6 倍，显然，PCL/SF 纳米纤维的 PA-6/PMMA（1%PA-6/PMMA）复合材料的透光率，
取向结构提高了杨氏模量，改善了支架的力学性能。 如图 9 所示。
表 1 RP、RPSF 和 APSF 纳米纤维支架的力学性能 [36]
Table 1 Mechanical properties of RP, RPSF and APSF
nanofiber scaffolds [36]
支架 极限应力/MPa 极限应变/% 杨氏模量/MPa
RP 1.48±0.21 39.75±6.61 15.28±5.31
RPSF 0.06±0.01 2.05±0.30 3.93±0.05
*
*
*
APSF 0.94±0.11 1.72±0.19 70.52±2.83
*
* #
* #
#
*
注: 数值为平均值±标准差， P<0.05 为与 RP 相比较； P<
0.05 为与 RPSF 相比较。
图 9 1%PA-6/PMMA 纳米复合材料在平行（a）和垂直
图 8 RP、RPSF 和 APSF 纳米纤维支架的应力-应变曲 （b）方向上不同转速下的透光率 [38]
线 [36] Fig. 9 Light transmittance of 1%PA-6/PMMA nanocomposite
Fig. 8 Stress-strain curves of RP, RPSF and APSF nanofiber at different speeds in the parallel (a) and vertical
scaffolds [36] (b) directions [38]
从上述研究结果可以看出，纳米纤维的取向结 由图 9 可知，无论在平行还是在垂直方向上，
构对机械强度和杨氏模量有明显的影响，即纤维取 转轴速度增加，都伴随着透光率的提高。特别在平
向度的提高可以改善其力学性能，原因是整齐有序 行方向上（图 9a），当转速达到 1500 r/min 时，透光
排列结构使得纳米纤维内部大分子链取向度和结晶 率接近于纯 PMMA，说明 PA-6 纳米纤维的取向对
