2·2 PBLG-ESNW力學特性
將厚度為10~40μm的PBLG靜電紡非織造布(ESNW)剪成寬度2·0 mm、長度15 mm的短條狀,夾距10 mm,進行拉伸試驗。圖3為用MC/TFA=100/0、80/20和0/100的PBLG溶液ES紡絲的非織造布應力和伸長曲線。MC/TFA=100/0時,最大應力為17·0 MPa,最大伸長6·9%,楊氏模量980 MPa(圖3,曲線1)。MC/TFA=80/20時,楊氏模量330 MPa,最大應力降到9·2 MPa,最大伸長增加到13%(圖3,曲線2)。MC/TFA=100/0時,楊氏模量越發降低,為126 MPa,最大應力6·9MPa,最大伸長27%。結果表明,PBLG分子鏈結構為α-螺旋形結構時,纖維較為硬挺,而呈無規卷曲結構時,得到柔軟纖維。
圖4(略)為ESNW斷裂面纖維狀態的SEM圖像。觀察到由α-螺旋形結構狀態進行ES紡絲的PBLG纖維在向應力方向取向前呈現急劇斷裂狀態。與此相反,在無規卷曲條件下得到的纖維在向應力方向伸長后斷裂。這種力學特性上的差異是由紡絲后結晶領域的多少取決于紡絲前PELG鏈結構引起的。
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2·3 PBLG聚合度和纖維直徑
由于ES紡絲試驗上排除了對α-螺旋結構間起作用的分子間相互作用,所以用TFA作為溶劑而使PBLG分子鏈結構變成無規結構,進行了各種平均聚合度PBLG的ES實驗。在本試驗體系中,統計鏈狀態的PBLG分子間相互作用可以只考慮物理纏繞。從DP=410,720,1 200和2 300 PBLG中得到的ESNW SEM圖像示于圖5a。使用DP更高的PBLG時,所得纖維比低DP的PBLG細。在平均直徑及其分布上,DP=410的平均直徑為(1·2±0·20)μm;DP=720的為(0·92±0·16)μm;DP=1 200的為(0·68±0·10)μm;DP=2 300的為(0·6±0·08)μm。PBLG的TFA溶液通過ES紡絲形成纖維形態的粘性系數在(150~120)×10-3Pa·s之間,高DP的PBLG在相當低的濃度下可提供能夠紡出均質纖維的粘性系數。McKee等根據溶液中處于無規卷曲(統計鏈)狀態下形成的幾種高分子ES纖維的有關結果,提出作為產生均質纖維的條件,是產生分子鏈纏繞濃度(Ce)的2~2·5倍。雖然PBLG-TFA溶液的Ce尚未探討,但基于以上所述,可以解釋,PBLG-TFA體系中的纖維直徑變化。即由于高分子量PBLG的Ce相當低,所以即使在低濃度下也能夠形成穩定ES噴射,從而形成均質纖維。同時,因為每根纖維中所含PBLG鏈數比低分子量PBLG的少,從而認為形成了相當細的纖維。
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