J. Appl. Polym. Sci.：離心紡絲及靜電紡絲制備水性3D納米纖維墊的性能比較

DOI:10.1002/app.49975

從纖維形態和工藝條件兩方面比較了聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮的靜電紡絲和離心紡絲。詳細研究了離心紡絲的具體參數，如噴絲頭的轉速和相對濕度。通過掃描電子顯微鏡觀察所得纖維墊的形態和直徑，并對兩種紡絲技術進行了比較。結果表明，纖維的形成主要受聚合物溶液的初始聚合物濃度（以及由此產生的粘度）影響，這與以前的報道相符。但是，這項工作的新發現是，在離心紡絲過程中增加相對濕度會導致纖維直徑大大減小，達到靜電紡絲的典型水平。對比較結果進行了討論，清晰地闡述了離心紡絲相對于靜電紡絲的技術優勢，從而能夠定量生產具有相同或相似直徑的纖維。

圖1.本工作中使用的靜電紡絲工具的示意圖：（a）4SPIN?工具，（b）NanospiderTM工具

圖2.離心紡絲裝置的示意圖

圖3.不同聚合物濃度下PVA和PVP紡絲溶液的粘度

圖4.使用不同工具制備的纖維的尺寸比較：（a）4SPIN?，（b）NanospiderTM和（c）cyclone pilot G1[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖5.使用4SPIN?工具制備的電紡纖維的SEM圖像（所有比例尺對應于3μm）

圖6.使用NanospiderTM工具制備的電紡纖維的SEM圖像（所有比例尺對應于3μm）

圖7.使用4SPIN?和NanospiderTM工具由不同濃度的溶液制備的電紡PVA和PVP纖維的直徑

圖8.離心紡絲纖維的SEM圖像。這些纖維是使用7000rpm的轉速制備的（PVA為24wt％，使用11,000rpm時除外），x表示沒有形成10wt％PVP纖維（所有比例尺對應于10μm）

圖9.離心紡絲纖維的直徑與紡絲溶液中聚合物濃度的關系，x表示沒有形成10wt％PVP纖維

圖10.使用不同轉速制備的離心紡絲纖維（PVA 15wt％和PVP 18wt％）的SEM圖像（所有比例尺對應于10μm）

圖11.離心紡絲纖維的直徑（在15RH％下）與所用轉速的關系

圖12.在不同相對濕度（15、30和40％RH）下制備的離心紡絲纖維（PVA 15wt％和PVP 22wt％，7000rpm）的SEM圖像。所有比例尺對應于10μm

圖13.離心紡絲（7000rpm）纖維的直徑與相對濕度的關系，（x表示未形成18wt％PVP纖維）