在本研究中,將聚乙烯醇(PVA)/海藻酸鈉(SA)溶液靜電紡絲成纖維膜。采用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、能譜儀(EDX)、X射線衍射(XRD)、差示掃描量熱法(DSC)和熱重分析(TGA)對PVA/SA纖維膜進行表征。通過FTIR、XRD、DSC等手段證實了PVA和SA之間的氫鍵相互作用。靜電紡絲過程中纖維的制備涉及SA含量、電壓、接收距離和噴嘴速度等各種參數,并通過Box-Behnken設計(BBD)方法進行了優化。結果表明,SA含量對所得纖維直徑有較大的影響,在最佳生產條件下實現了242.12nm的最小纖維直徑。通過掃描電子顯微鏡(SEM)分析、力學性能測量和接觸角測試研究了不同PVA/SA含量對膜直徑、形貌、力學性能和吸液性能的影響。驗證了7:3比例下PVA/SA纖維膜的最佳物理性能,與響應面法(RSM)結果接近。
圖1.靜電紡絲成型工藝制備的PVA/SA纖維膜的表征:a)靜電紡絲工藝的典型實驗裝置;b)通過FTIR分析確定官能團;c)通過XRD分析確定分子排列;d)DSC熱性能分析;e)TGA/DTG熱性能分析。
圖2.a)PVA、SA和PVA/SA的化學結構及其反應機理,b)PVA/SA的類比結構圖;c)PVA/SA(50:50)的SEM圖像;d)由EDX測試的PVA/SA的四元素映射。
圖3.PVA/SA纖維直徑的實際值與預測值的比較。
圖4.纖維直徑的響應面和計數圖及其與纖維直徑的相互作用。
圖5.PVA/SA纖維膜的物理表征:a-d)SEM形態觀察;e-h)直徑直方圖;i)抗拉強度;j-n)動態接觸角。