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2·2　PBLG-ESNW力學(xué)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(jìn)行拉伸試驗(yàn)。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(yīng)力和伸長曲線。MC/TFA=100/0時(shí),最大應(yīng)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(shí),楊氏模量330 MPa,最大應(yīng)力降到9·2 MPa,最大伸長增加到13%(圖3,曲線2)。MC/TFA=100/0時(shí),楊氏模量越發(fā)降低,為126 MPa,最大應(yīng)力6·9MPa,最大伸長27%。結(jié)果表明,PBLG分子鏈結(jié)構(gòu)為α-螺旋形結(jié)構(gòu)時(shí),纖維較為硬挺,而呈無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)時(shí),得到柔軟纖維。

圖4(略)為ESNW斷裂面纖維狀態(tài)的SEM圖像。觀察到由α-螺旋形結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行ES紡絲的PBLG纖維在向應(yīng)力方向取向前呈現(xiàn)急劇斷裂狀態(tài)。與此相反,在無規(guī)卷曲條件下得到的纖維在向應(yīng)力方向伸長后斷裂。這種力學(xué)特性上的差異是由紡絲后結(jié)晶領(lǐng)域的多少取決于紡絲前PELG鏈結(jié)構(gòu)引起的。

2·3　PBLG聚合度和纖維直徑

由于ES紡絲試驗(yàn)上排除了對(duì)α-螺旋結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)變成無規(guī)結(jié)構(gòu),進(jìn)行了各種平均聚合度PBLG的ES實(shí)驗(yàn)。在本試驗(yàn)體系中,統(tǒng)計(jì)鏈狀態(tài)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(shí),所得纖維比低DP的PBLG細(xì)。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(tài)的粘性系數(shù)在(150~120)×10-3Pa·s之間,高DP的PBLG在相當(dāng)?shù)偷臐舛认驴商峁┠軌蚣彸鼍|(zhì)纖維的粘性系數(shù)。McKee等根據(jù)溶液中處于無規(guī)卷曲(統(tǒng)計(jì)鏈)狀態(tài)下形成的幾種高分子ES纖維的有關(guān)結(jié)果,提出作為產(chǎn)生均質(zhì)纖維的條件,是產(chǎn)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(dāng)?shù)?所以即使在低濃度下也能夠形成穩(wěn)定ES噴射,從而形成均質(zhì)纖維。同時(shí),因?yàn)槊扛w維中所含PBLG鏈數(shù)比低分子量PBLG的少,從而認(rèn)為形成了相當(dāng)細(xì)的纖維。