静电纺丝技术及相关应用
摘要：聚偏氟乙烯（PVDF）是偏氟乙烯均聚物和共聚物的总称，它一种性能优异的树脂。静电纺丝是一种简单，高效的纳米纤维制备技术，可将PVDF溶液纺成纳米纤维膜材料。本综述对PVDF材料进行简单的介绍，具体阐述了静电纺丝技术及静电纺丝膜的改性方法，最后涉及薄膜的相关应用。
关键词：聚偏氟乙烯（PVDF）； 静电纺丝； 静电纺丝膜；纳米纤维膜应用
一、文献综述
一．聚偏氟乙烯（PVDF）
聚偏氟乙烯（PVDF）[1]是一种白色粉末状结晶高分子，具有多晶态结构。它是偏氟乙烯均聚物和共聚物的总称，在含氟塑料每年生产量中排第二名。PVDF可通过静电纺丝法制成纳米纤维膜，薄膜性能优异，不仅质轻柔软，而且耐化学腐蚀，耐氧化，耐高温，耐候性等优良的特点，故PVDF相关的产品可在户外长期使用，在环境保护，生物医学领域有很大的应用潜能和应用价值。
高分子膜材料通常具有易加工，结构难以控制的特点。常见的PVDF制膜法[2][9][11]主要有：静电纺丝法、聚合法（界面聚合、模板聚合、自组装、水热法聚合）、相分离法、熔融共混法和嫆喷纺丝法等。静电纺丝法是近几十年来新兴的一种制膜法，将PVDF溶液纺成直径1nm~100nm的超细纤维丝，使PVDF薄膜具有高孔隙率，较大的比表面积的特点，可制成过滤材料用于废水处理。此外，PVDF纳米纤维膜还具有良好电化学稳定性和生物相容性，可用于电子材料和生物医用材料。
二．静电纺丝
静电纺丝技术是一种简单高效的纳米纤维膜制备技术，是目前制备纳米纤维的主要方法，它因为具有生产光滑连续纳米纤维的能力而受到人们的广泛关注。目前来说静电纺丝使用的都是聚合物溶液。静电纺丝技术[9]近年来不断发展，现在除了单一的高压静电纺丝，还出现了：低压近场静电纺丝，同轴静电纺丝，多射流静电纺丝等。高压静电纺丝的装置[2]由注射泵，收集器和高压电源组成。高压电源一般多使用直流电源。聚合物溶液或溶体装在联结有喷丝头的注射器等储存装置中以构成喷射装置，使用注射泵等推注装置可以使液体以稳定可控的速率流出。收集装置连接高压电源的负极，一般使用平板或滚筒来收集纳米纤维膜,研究人员为了得到性能优异的纳米纤维还研发出烟囱式和棱镜式收集装置[10]。纺丝的原理[3]是注射泵和收集器之间的电势差引起了溶液中电荷之间的排斥，带相反电荷收集器吸引溶液中的电荷。在这个过程中产生了一种克服聚合物溶液表面张力的力，使得溶液在出口处形成泰勒锥，电压的进一步增加导致流体射流从泰勒锥喷出，排出的液体经历拉伸和弯曲运动，然后溶剂蒸发，随机取向的纤维作为均匀的膜沉积在收集器表面上。这种膜显示出几个独特的特征[3]：较大的比表面积，纳米尺度的孔隙分布和优异的机械性能。
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