树枝状聚合物对聚乳酸熔体微分电纺纤维膜的增韧改性研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.002

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (2): 7-13.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.002

树枝状聚合物对聚乳酸熔体微分电纺纤维膜的增韧改性研究

谭晶¹(), 王智¹, 王朔¹, 付宏岩¹, 李长金², 李好义¹, 杨卫民¹, 张杨¹()

^1.北京化工大学机电工程学院，北京 100029
^2.中国石化北京化工研究院，北京 100013

收稿日期:2023-08-01 出版日期:2024-02-26 发布日期:2024-02-03
通讯作者: 张杨（1966—），女，副教授，主要研究方向为流体机械，2002500011@mail.buct.edu.cn
E-mail:tanj@mail.buct.edu.cn;2002500011@mail.buct.edu.cn
作者简介:谭晶(1980—)，女，教授/博导，主要研究方向为高性能纤维制备方法及设备，tanj@mail.buct.edu.cn
基金资助:
国家重点研发计划(2022YFB3804204);中国石化总部科技部项目(222014)

Study on toughening modification of poly（lactic acid） melt differential electrospun fiber membrane by dendrimer

TAN Jing¹(), WANG Zhi¹, WANG Shuo¹, FU Hongyan¹, LI Changjin², LI Haoyi¹, YANG Weimin¹, ZHANG Yang¹()

^1.College of Mechanical and Electrical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China
^2.Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry，Beijing 100013，China

Received:2023-08-01 Online:2024-02-26 Published:2024-02-03
Contact: ZHANG Yang E-mail:tanj@mail.buct.edu.cn;2002500011@mail.buct.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

采用树枝状聚合物CYD⁃T151为增塑剂，通过熔融共混方式对聚乳酸（PLA）进行改性，探究了CYD⁃T151含量、纺丝温度和纺丝电压对熔体微分电纺PLA及PLA/CYD⁃T151纤维平均直径、直径分布和纤维膜拉伸力学性能的影响。结果表明，树枝状聚合物CYD⁃T151的加入可有效提高PLA的熔体流动性，降低纤维细度，当CYD⁃T151含量（质量分数，下同）为1.25 %、纺丝温度为240 ℃、纺丝电压为55 kV时，熔体电纺纤维的纤维平均直径为1.360 μm，较纯PLA减小了49.72 %；树枝状聚合物CYD⁃T151作为增塑剂，可有效提高PLA熔体电纺纤维膜的韧性，当CYD⁃T151含量为1.25 %，纺丝温度为240 ℃，纺丝电压为55 kV时，PLA/CYD⁃T151纤维膜的抗拉强度和断裂伸长率分别为11.50 MPa和92.33 %，较纯PLA提高了4.07 %和13.99 %。

关键词: 树枝状聚合物, 熔体微分电纺, 聚乳酸纤维膜, 纤维直径, 拉伸力学性能

Abstract:

Poly（lactic acid）（PLA） was modified through melt blending with dendritic polymer CYD⁃T151 as a plasticizer. The effects of CYD⁃T151 content， spinning temperature and spinning voltage on the mean diameter， diameter distribution and tensile mechanical properties of PLA/CYD⁃T151 fibers in melt differential electrospinning were investigated. The results indicated that the addition of dendritic polymer CYD⁃T151 effectively improved the melt fluidity and reduced the fiber fineness. When the content of CYD⁃T151 was 1.25 %， the spinning temperature was 240 ℃， and the spinning voltage was 55 kV， the melt electrospinning fiber exhibited an average fiber diameter of 1.360 μm， which was 49.72 % lower than that of pure PLA. Dendritic polymer CYD⁃T151 as a plasticizer could effectively improve the toughness of the PLA⁃based melt electrospinning fiber membrane. When the content of CYD⁃T151 was 1.25 %， the spinning temperature was 240 ℃， and the spinning voltage was 55 kV. The PLA/CYD⁃T151 fiber membrane obtained tensile strength and elongation at break of 11.50 MPa and 92.33 %， respectively， which were 4.07 % and 13.99 % higher than that of pure PLA.

Key words: dendritic polymer, melt differential electrospinning, poly（lactic acid） fiber membrane, fiber diameter, tensile mechanical property

中图分类号:

TQ340.64

谭晶, 王智, 王朔, 付宏岩, 李长金, 李好义, 杨卫民, 张杨. 树枝状聚合物对聚乳酸熔体微分电纺纤维膜的增韧改性研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 7-13.

TAN Jing, WANG Zhi, WANG Shuo, FU Hongyan, LI Changjin, LI Haoyi, YANG Weimin, ZHANG Yang. Study on toughening modification of poly（lactic acid） melt differential electrospun fiber membrane by dendrimer[J]. China Plastics, 2024, 38(2): 7-13.

图/表 13

图1 熔体微分静电纺丝装置

Fig.1 Melt differential electrospinning device

图2 拉伸样条尺寸

Fig.2 Size of the extruded spline

图3 PLA及PLA/CYD⁃T151在不同温度下的MFR

Fig.3 MFR of PLA and PLA/CYD⁃T151 at different temperature

图4 CYD⁃T151含量对PLA/CYD⁃T151纤维平均直径及直径分布的影响

Fig.4 Effect of CYD⁃T151 content on average diameter and diameter distribution of the PLA/CYD⁃T151 fibers

图5 不同CYD⁃T151含量下的平均纤维直径与直径标准差变化曲线

Fig.5 Variation curve of mean fiber diameter and diameter standard deviation under different CYD⁃T151 contents

图6 不同纺丝温度对PLA/CYD⁃T151纤维平均直径及直径分布的影响

Fig.6 Effect of spinning temperature on average diameter and diameter distribution of the PLA/CYD⁃T151 fibers

图7 CYD⁃T151与PLA的TG曲线

Fig.7 TG curves of CYD⁃T151 and PLA

图8 不同纺丝温度下PLA/CYD⁃T151平均纤维直径与直径标准差变化曲线

Fig.8 Variation curve of mean fiber diameter and diameter standard deviation of PLA/CYD⁃T151 at different spinning temperature

图9 不同纺丝电压对PLA/CYD⁃T151纤维平均直径及直径分布的影响

Fig.9 Effect of spinning voltages on average diameter and diameter distribution of the PLA/CYD⁃T151 fibers

图10 不同纺丝电压下PLA/CYD⁃T151平均纤维直径与直径标准差变化曲线

Fig.10 Variation curve of mean fiber diameter and diameter standard deviation of PLA/CYD⁃T151 under different spinning voltage

图11 CYD⁃T151含量对纤维膜力学性能的影响

Fig.11 Effect of CYD⁃T151 content on mechanical properties of the fiber membranes

图12 不同纺丝温度对纤维膜力学性能的影响

Fig.12 Effect of spinning temperature on mechanical properties of the fiber membranes

图13 不同纺丝电压对纤维膜力学性能的影响

Fig.13 Effect of spinning voltages on mechanical properties of the fiber membranes

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树枝状聚合物对聚乳酸熔体微分电纺纤维膜的增韧改性研究

Study on toughening modification of poly（lactic acid） melt differential electrospun fiber membrane by dendrimer

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