静电纺丝醋酸纤维素纳米复合纤维及其形貌调控

摘要：静电纺丝是制造纳米纤维的一种简单而有效的方法，已经成功电纺出许多超细无机和有机纳米纤维。醋酸纤维素(CA)是纤维素最广泛使用的一种衍生物，具有柔韧、透明、光泽性好、易溶于有机溶剂、价格低廉、原料丰富、可生物降解等优点。本文首先介绍了静电纺丝原理和主要参数对制备纳米纤维和形貌的影响；其次，综述了醋酸纤维素在电纺过程中溶剂对其可纺性的影响，以及结合纳米颗粒制备纳米复合纤维膜对复合纤维性能的影响；最后，总结了醋酸纤维素纳米纤维及其复合纤维膜的主要应用，并对未来的研究提出了初步的展望。

关键词：静电纺丝 醋酸纤维素 溶剂 纳米颗粒

Electrospinning of Cellulose Acetate Nanocomposite Fibers and Its Morphology

Abstract: Electrospinning is a simple and effective method of making nanofibers that have successfully electrospun many ultrafine inorganic and organic nanofibers. Cellulose acetate (CA) is one of the most widely used derivatives of cellulose. It has the advantages of being flexible, transparent, shiny, soluble in organic solvents, inexpensive, rich in raw materials and biodegradable. In this paper, the influence of electrospinning principle and main parameters on the preparation of nanofibers and morphology was introduced. Secondly, the influence of solvent on the spinnability of cellulose acetate during electrospinning was reviewed. Nanocomposite fibers Film on the properties of composite fibers; finally, the main applications of cellulose acetate nanofibers and their composite fiber membranes are summarized, and the preliminary prospects for the future research are also proposed.

Keywords: Electrospinning Cellulose acetate Solvent Nanocrystals

引言

近几年来各国的煤炭、石油等资源在不断的下降并且这些资源所引起的环境污染问题也是日趋严重，这便使得可再生资源的开发和利用受到人们越来越多的关注了。而自然界中最为丰富的可再生资源是纤维素，它每年可通过树木及植物的光合作用大量的产生。但是纤维素也有其缺点，它的分子链上有大量的羟基，容易形成氢键这就会使纤维素很难溶于其它溶剂之中，而这就会导致纤维素在成型加工时会相对比较困难。但是对其衍生化所产生的纤维素衍生物就可以改变这一缺点^[1]。醋酸纤维素(CA)是纤维素最广泛使用的一种衍生物，它具有许多优点如柔韧、透明、光泽性好、易成型加工、熔融流动性、易溶于有机溶剂、价格低廉、原料丰富、可生物降解等等。因此它常可以替代纤维素应用于静电纺丝领域。但由于早期的静电纺CA纳米纤维，很多都是单一组分的纯纳米纤维，会有缺乏表面特异性、力学性能差等缺点，已经难以满足当前应用的需求^[2]。因此我们就需要在醋酸纤维素的基础上进行改性处理，使之具有更加广泛的应用范围。近年来研究者从天然纤维中直接提取出的纤维素纳米( CNC)具有纳米颗粒的特征、高弹性模量、高取向性、高强度、生物相容性和可再生性等特点，因其潜在的广阔应用前景而备受关注。因此，可以将其与醋酸纳米纤维素进行共混来改善它的力学性能。

1. 国内外的研究进展

1.1静电纺丝技术原理