（材料物理与化学专业论文）聚乙烯吡咯烷酮pvp碘i2复合纳米纤维材料的制备与表征.pdf

，i rt 一。r 独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取 得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文 中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 王之舞 日期：趁丝笨生因型! 习 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以采用影印、缩印或其它复制手 段保存、汇编本学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士学位论文全 文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文全文数据库 ( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信 息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：兰邀 指导教师签名： e l 期：知喇劲阅日 期： 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编：丛丝挖2 摘要 目前静电纺丝技术引起了世界各国的广泛关注。用静电纺丝技术制得的纤维具有比 表面积大、孔隙率高等优点。聚乙烯吡咯烷酮是一种性能优异、用途广泛的水溶性高分 子化合物，属高科技含量，高附加值精细化工产品，是国际倡导的重要化工中间体和医 药中间体。碘作为杀菌材料具有高效低毒、作用时效长、细菌对其没有耐药性等优点， 因此在杀菌方面的应用倍受重视。但由于碘的水溶性低，也使其在杀菌方面的应用受到 限制。为了扩大碘的应用范围，将碘负载在聚乙烯毗咯烷酮上，形成无定形复合物，即 聚乙烯吡咯烷酮一碘。在需要的时候逐渐释放碘，是一种高效、广谱的消毒杀菌剂，具有 刺激性小，污染轻等优点。本文拟采用静电纺丝技术获得一种具有一维结构特性的聚乙 烯吡咯烷酮一碘复合纳米纤维材料，利用该类材料的高比表面积特性和纳米微孔特性， 提高其对碘的缓释和控释效率及杀菌性能。 以聚乙烯吡咯烷酮、碘和无水乙醇为原料，通过溶胶一凝胶( s o l - g e l ) 过程，制备 了聚乙烯吡咯烷酮一碘前驱体溶液。通过静电纺丝技术获得聚乙烯吡咯烷酮一碘复合纳米 纤维材料。系统地研究了静电纺丝过程中碘和聚乙烯吡咯烷酮的质量比、纺丝电压对纤 维直径和形貌的影响。研究发现，碘和聚乙烯吡咯烷酮的质量比在1 0w t - - 3 0w t 时，聚乙烯吡咯烷酮一碘溶液的纺丝效果最佳；复合纳米纤维的直径随着碘和聚乙烯吡 咯烷酮质量比的增加而减少；随着纺丝电压的增加，聚乙烯吡咯烷酮一碘复合纳米纤维 的直径减小。 采用红外光谱( i r ) 、拉曼光谱( r a m a n ) 、紫外一可见光谱( u v - v i s ) 、x 一射线衍射 ( x r d ) 、扫描电镜( s e m ) 等分析手段对聚乙烯吡咯烷酮一碘纳米纤维材料进行了表征。 结果表明，所获得的聚乙烯吡咯烷酮碘复合纳米纤维直径在4 0 0 - 9 0 0 n m 、并且尺寸分布 均匀；在复合纳米纤维中，聚乙烯吡咯烷酮与碘之间存在着化学键合、形成了聚乙烯吡 咯烷酮碘络合物。 关键词：纳米纤维；聚乙烯吡咯烷酮；碘：静电纺丝法 a b s t r a c t r e c e n t l y , t h ee l e c t r o s p i n n i n gt e c h n i q u eh a sa t t r a c t e di n c r e a s i n g l yw o r l d w i d ea t t e n t i o n t h ea s - e l e c t r o s p u nn a n o f i b e r sh a v em a n ya d v a n t a g e s ，s u c ha sl a r g es u r f a c ea r e aa n dh i 曲 p o r o s i t y m a n yp o l y m e r ss u c ha sp o l y e t h y l e n eo x i d e ( p e o ) ，p o l y v i n y la l c o h o l ( p v a ) ，n y l o n ， p o l yv i n y lp y r r o l i d o n e ( p v p ) h a v eb e e ne l e c t r o s p u ni n t on a n o f i b e r s t h e r e i n ，p v pi sa n e x c e l l e n t ，v e r s a t i l ew a t e r - s o l u b l e ，h i g hv a l u e - a d d e df i n ec h e m i c a lp r o d u c t ，w h i c hi sd e e m e d a sa ni n t e r n a t i o n a la d v o c a t eo ft h ei m p o r t a n tc h e m i c a la n dp h a r m a c e u t i c a li n t e r m e d i a t e s b e s i d e s ，i o d i n e ，a sab a c t e r i c i d a lm a t e r i a l ，h a sl o wt o x i c i t ya n dh i g he f f i c i e n c y , l o n g - a g i n g e f f e c t ，a n dt h e r e f o r ei t sa p p l i c a t i o no fs t e r i l i z a t i o nb e c o m e sm o r ei m p o r t a n t h o w e v e r , l o w w a t e rs o l u b i l i t ys t i l lr e s t r i c t si t sa p p l i c a t i o n i no r d e rt oe x p a n dt h ea p p l i c a t i o no f i o d i n e ，t h e r e i san e e df o rl o a d i n go fi o d i n eo nt h ep v p p o l y m e rt of o r ma m o r p h o u sc o m p o u n d s ，p v p 1 2 s u c hc o m p o s i t ec a ng r a d u a l l yr e l e a s ei o d i n ew h e nn e e d e d ，b e i n ga ne f f i c i e n t ，b r o a d - s p e c t r u m s a n i t i z e r s i nt h i sp a p e r , t h ea u t h o ra t t e m p t e dt oo b t a i no n ed i m e n s i o n a lp v p 一1 2c o m p o s i t e n a n o f i b e r sb y e l e c t r o s p i n n i n gt e c h n i q u e b e n e f i t i n g f r o mt h e h i g hs u r f a c e a r e aa n d n a n o p o r o u sc h a r a c t e r i s t i c s ，t h e r e l e a s ea n dc o n t r o l l e d r e l e a s e e f f i c i e n c y a sw e l la s a n t i b a c t e r i a lp r o p e r t i e sc o u l db ee n h a n c e d t h e p v p 一1 2 c o m p o s i t e n a n o f i b e r s w e r eo b t a i n e d b ye l e c t r o s p i n n i n g t h e p o l y v i n y l p r r r o l i d o n e i o d i n ep r e c u r s o rs o l u t i o n ，w h i c hw a sp r e p a r e dw i t hp v p , i o d i n ea n d a n h y d r o u se t h a n o la sr a wm a t e r i a lv i aas o l g e lp r o c e s s t h ei n f l u e n c eo fc o n c e n t r a t i o nr a t i o o fp v pt oi o d i n e ，s p i n n i n gv o l t a g eo nt h em o r p h o l o g yo ft h ep r o d u c t sw a ss y s t e m a t i cs t u d i e d t h es t u d ys h o w e dt h a to p t i m i z e ds p i n n i n gc o n d i t i o nw a st h a tt h em a s sr a t i oo fp v pi s m a i n t a i n e db e t w e e n10 w t a n d3 0 w t i na d d i t i o n ，w i t ht h ei n c r e a s eo fs p i n n i n gv o l t a g e ， t h ed i a m e t e ro f p v p 一1 2c o m p l e xn a n o f i b e r sd i a m e t e rd e c r e a s e d t h ep r o d u c t sw e r ec h a r a c t e r i z e d b ys c a n n i n g e l e c t r o nm i c r o s c o p e ( s e m ) ，i n f r a r e d s p e c t r a ( 瓜) ，r a r n a ns p e c t r a ( r a m a n ) ，u v - v i ss p e c t r a , x - r a yd i f f r a c t i o n ( x r d ) t h er e s u l t s d e m o n s t r a t e dt h a tt h ea s e l e c t r o s p u np v p 1 2n a n o f i b e r sh a dh o m o g e n e o u sd i a m e t e r so f 4 0 0 - 9 0 0n l na n du n i f o r mm o r p h o l o g y i nt h ec o m p o s i t en a n o f i b e r s ，c h e m i c a lb o n d i n ge x i s t e d b e t w e e np o l y v i n y lp y r r o l i d o n ea n di o d i n et of o r mp v p - 1 2 c o m p l e x k e yw o r d s ：n a n o f i b e r s ；p o l y v i n y l p y r r o l i d o n e ：i o d i n e ：e l e c t r o s p i n n i n g n 中文摘要 英文摘要 目录 目录” 第一章绪论 i i i i i l 1 1 纤维。1 1 2 纳米纤维。1 第二章静电纺丝技术简介 2 2 1 静电纺丝技术的基本原理2 2 2 静电纺丝装置3 2 3 静电纺丝的历史发展6 2 4 静电纺丝的基本参数及其对电纺纤维形貌的影响”6 2 4 1 体系参数的影响7 2 4 2 过程参数的影响8 2 4 3 环境参数的影响8 2 5 静电纺丝技术不足之处8 2 6 本文立题思想9 第三章聚乙烯吡咯烷酮碘复合纳米纤维材料的制备和表征 1 0 3 1 引言”1o 3 1 1 聚乙烯毗咯烷酮的概述1 0 3 1 2 碘的概述1 1 3 1 3 聚乙烯吡咯烷酮碘的概述11 3 2 实验部分1 3 3 2 1 药品及仪器13 3 2 2 实验过程1 3 3 3 实验结果与分析1 4 3 3 1 纺丝溶液的不同质量比对纤维形态的影响”1 4 3 3 2 纺丝电压( k v ) 对纤维形态的影响1 5 3 3 3 小结“16 3 4 材料表征1 6 3 4 1 红外光谱分析( 瓜) 1 6 3 4 2 拉曼光谱分析( r a m a n ) 1 7 3 4 。3 x 射线衍射分析( x i m ) 18 i 3 4 4f t 5 , l - 可见光谱分析( u v - v i s ) 1 8 第四章结论o e o e e oo o o o e e e e o e eo e oe e e e o e o o oe e e oe e e o o e e e oe oe e e e eeoeeoeeeoe e o oe e o o oe e e ee o e2 0 参考文献2 1 致谢2 7 i v 东北师范大学硕士学位论文 第一章绪论弟一早珀下匕 1 1纤维 纤维是指具有长径比非常大，并且一维各向异性和一定柔韧性的纤细材料，是一 种有机高分子化合物。组成纤维的材料均有一定的弹性回复性。 纤维几何特征的参数指标是：( 1 ) 较细的直径；( 2 ) 长度与直径比值较大。 天然纤维主要包括用于服装材料的羊毛、蚕丝、棉花等。人造纤维通常是由再生天 然聚合物或合成聚合物( 2 0 世纪出现化学纤维工业后开始的) 制成。 1 2 纳米纤维 纳米纤维是指直径处在纳尺度范围( 1 - 1 0 0 n m ) 内的纤维。由于其优异的特性，引起 广泛关注2 3 4 朝。 纳米材料由于粒子的尺寸进入到纳米量级，它可能呈现出一般固体材料不具有的量 子效应、表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应7 1 。 奥斯瓦尔德熟化陋9 1 和取向连接n 0 1 2 1 是纳米材料制备中两种常见的机理。可以用 分子技术制备无机纳米纤维或者用纺丝、直接聚合等方法制备有机纳米纤维。模板聚合 法n 3 1 “1 即是用于制备纳米材料中最常规的思路，是通过自身的纳米尺度限制或者引导纳 米晶生长，以主体的构造和构型去控制影响和修饰所得客体的形貌和性质，期望获得粒 径及其分布可控，易掺杂和反应易控的超分子材料。但采用该方法处理去除模板往往将 对纳米产物造成损害，并且获得的纳米材料多为多晶，产率低。静电纺丝的方法n 即是本 文所采用的方法，将在下一章中详细介绍。 东北师范大学硕士学位论文 第二章静电纺丝技术简介 由于超细纤维在某些方向上的优异特性，使其具有广阔的应用前景，材料科研人员 对其制造的方法进行了广泛的研究。静电纺丝技术与传统纺丝法相比畸1 7 1 ，是目前唯一 能够从聚合物熔体或者溶液中直接、连续制备直径在1 - 1 0 0 n m 之间的聚合物纳米纤维最 重要、最有效、最简便易行而且对环境无污染的纺丝技术。目前，利用静电纺丝法已经 制备出多种纤维，多具有潜在的应用价值。静电纺丝技术已经成为制备一维纳米材料的 研究热点1 8 1 。 2 1 静电纺丝技术的基本原理 静电纺丝n 钆孰2 指聚合物溶液在高压电场的电场力作为牵引力的条件下带电形成喷 射细流，同时弯曲、劈裂，经溶剂蒸发( 熔体冷却) 而固化，沉积于基布上形成纳米 纤维膜的过程心副。 整个流程上来看，静电纺丝融合了化学纤维传统溶液干法纺丝和熔体纺丝两种纺丝 方法的优点n 刀，并进一步发展了这种优点。将聚合物溶液加上几千至几万伏的高压静电， 从而在毛细管和接地的接收装置间产生一个强大的电场。通常是离子状态的电荷倾向于 响应与电动势相关的电场而运动，电荷将电场力转移到高分子聚合物表面上，使得高分 子聚合物溶液表面带电。相反电荷电极对表面电荷的压缩及电场互相排斥，均会直接产 生一种与表面张力相反的力乜引。当电场强度增加时，高分子聚合物溶液表面张力大于或 者等于静电斥力时，对于喷丝口的流体半球表面曲率逐步增大，半球状的液滴在电场力 的作用下进而会被拉成锥形，这一带电的锥体称t a y l o r 锥心钔。t a y l o r 锥的锥角为4 9 3 。 圆锥顶部始于液滴，开口于接收屏。超过一个临界值后，排斥的电场力将克服液滴的表 面张力形成射流，从t a y l o r 锥尖喷射出来，同时直径变小。放电后的高分子聚合物射 流在数秒内被牵伸千万倍，经过不稳定的螺旋轨道弯曲运动，变得细且长。在金属接收 屏上收集到的是无纺布形式的纵横交错的无序微细纤维网n 6 矧。一般情况下所形成的无 纺布状排列的纤维直径达到纳米或亚微米的尺度范围，远小于常规的天然纤维和合成纤 维。 2 东北师范大学硕士学位论文 图2 1 螺旋纤维形成机理图 喷射流在电场中运动，主要有6 大力洲对其各部分起作用。r e n e k e r 等人认为电 荷间的库伦斥力是纤维发生弯曲的直接动力。如果a 和c 两个电荷以大小均等的库伦力 同时从两个方向对电荷b 产生作用，其作用结果是可以相互抵消的。如果某种微扰引起 电荷b 移动，那么电荷a 和c 就对b 电荷在垂直于坐标轴的方向上产生斥力，使得纤维 发生不稳定弯曲瑚，纤维在电场中的飞行轨迹呈螺旋形。电荷b 运动的同时引起电 荷a 和c 间的相互靠近，当三个电荷间的距离相等时，他们之间的作用力相等，此时纤 维束的抖动幅度不再发生任何改变。 喷射流在空中弯曲回转，最后落在收集屏上，给人多股纤维同时喷出的印象。阿 克隆大学的d o s h i 等n 8 棚1 假设，带电高分子溶液在喷出后互相排斥，克服表面张力而 分裂成若干股纤维，落到接收屏上形成无纺纤维网。利用高速成像拍摄的照片，麻省 理工学院的s h i n 等和以色列的y a r i n 汹3 等证明只有一股纤维从喷丝口喷出后在电 场力作用下快速弯曲旋转，给人以很多股纤维的假象。 2 2 静电纺丝装置 静电纺丝装置由三部分组成：分别是外加高压静电发生器、喷丝口及纺丝液供给系 统、纤维收集装置。 根据喷丝口与纤维收集装置之间的空间几何排列的变化，可将静电纺丝装置分为立 式汹1 和卧式。 图2 2 为立式汹3 ( 喷丝口与接收屏垂直排列) 静电纺丝装置示意图，立式静电纺丝 装置主要用于静电纺丝的基础研究。 图2 3 为卧式( 喷丝口与接收屏水平排列) 静电纺丝装置示意图。 一o a b c 东北师范大学硕士学位论文 卧式静电纺丝装置主要部件名称如下表： 12345 高压发生器计量表活塞纺丝管纺丝液 6789 t a y l o r 锥射流细流簇接收屏 t o o 篡r j t - y 工中毪i 一。i 离压电乏啊墨 一釜三 _ ：忑= ：- 产。k 一上 图2 2 立式静电纺丝装置示意图 图2 3 卧式静电纺丝装置示意图 图2 4 熔体的静电纺丝机示意图 图2 4 为m n a l y e 1 等设计出的用于熔体的静电纺丝机。加热和保温系统是熔体的 静电纺丝机的关键所在。高压正负两极分别连接不锈钢毛细管和金属压板，熔体经活塞 挤出后，电纺纤维收集在接收屏上。 4 东：l h ! j i l i 范大学硕士学位论文 熔体的静电纺丝机主要部件名称如下表： 12345 6 不锈钢圆筒；不锈钢壁传热夹套加热管保温层热电偶 7891 0111 2 不锈钢圆筒下口不锈钢毛细管毛细孔石棉板 活塞液压泵 1 31 41 51 6 金属压板喷丝口绝缘体调节器 目前尚无定型的实验静电纺丝机生产和出售。各研究单位均是按照这些基本构件， 根据各自的条件自行安装。本实验中使用如图2 5 所示的静电纺丝装置。 本实验中使用的静电纺丝装置主要部件名称如下表： 123 45 静电高压发生器液体纺丝管金属电极毛细管的容器 6789 t v a l o r 锥丝液喷射流细流簇接收屏 图2 5 静电纺丝装置示意图 将配置好的高分子聚合物溶液( 熔体) 加入到用一端带有毛细管的医用注射器制成 的喷丝口内，采用金属铜导线作为阳极并将其一端伸进到医用注射器前端中。调节电压， 使液体与静电高压发生器的正极相连接，并带电。并使t v a l o r 锥与纤维收集装置接收 屏之间产生高压电场。接收屏是贴在木板上的铝箔纸。接收屏一般为阴极并用导线接地， 且与静电高压发生器的负极相接通。通过与水平成一定角度的医用注射器中聚合物纺丝 液本身的重力来控制流量。在一定的纺丝电压下，聚合物纺丝液喷射细流经过鞭动不稳 定流动区之后，可以直接沉积在铝箔纸上，往往是散乱地排列成无纺布状的复合纤维毡。 东北师范大学硕士学位论文 2 3 静电纺丝的历史发展眩“6 “7 、3 3 1 静电纺丝的发展历程如下表所示： 年份发展历程 1 9 3 4 年f o r m h a l s 、3 瓦眠3 7 、弧鼽删发明了用静电纺丝制备聚合物纤维的实验 一1 9 4 4 年装置。并申请了专利。用静电斥力的推动成功纺出醋酸纤维素( 溶 剂为丙酮和乙醇) 纤维。随后，f o r m h a l s 为更好地控制纺丝过程， 改进了他的静电纺丝设备，通过多个针头纺丝或复合纺丝。 1 9 5 2 年v o n n e g u t h 和n e u b a u e r h 妇发明了离子化装置能得到微粒直径 ( o 1 m m ) 均匀、带电程度高的流线h 别。 1 9 6 6 年s i m o n sh 3 1 用静电纺丝技术制备出很轻、超薄、超细的非织造膜。 1 9 7 1 年b a u n r g a r t e n h 4 1 在5 - 2 0k v 的电压下利用电纺机，制得直径范围在 o 0 5 1 1 哪的丙烯酸纤维。并在世界范围内产生较大的影响。 1 9 8 1 年 m a n l e y 和l a r r o n d o h 5 拍4 刀等研究人员对聚乙烯和聚丙烯部分合成 纤维进行了熔融静电纺丝的研究。 1 9 9 9 年f o n g 等对静电纺丝纳米纤维串珠现象及微观结构作了研究9 3 ，分 析现象所形成的原因。 2 0 0 0 年s p i v a k 等首次采用流体动力学描述静电纺丝过程，并且提出了静电 纺丝的工艺参数。r e n e c k e r 等研究了静电纺丝过程的不稳定性呻矧。 2 0 0 4 年开发静电纺丝纳米纤维的原料；多组分聚合物的静电纺丝；静电纺 - 2 0 0 6 年丝和其他方法结合开发新型纳米纤维；纳米纤维纺丝机“纳米蜘蛛” 在捷克利贝雷茨技术大学和爱蕾马克公司技术合作下研制成功，可 大规模低成本生产纳米纤维材料。 2 4 静电纺丝的基本参数及其对电纺纤维形貌的影响 静电纺丝的基本参数m 3 如下表所示： 体系参数过程参数环境参数 聚合物的种类电场强度静电纺丝室内空气湿度 聚合物的链结构纺丝速度静电纺丝室内空气流速 聚合物的相对分子质量喷丝口与接收屏之间的静电纺丝室内空气粘度 聚合物的粘度收集距离静电纺丝室内温度 聚合物的浓度毛细孔直径静电纺丝室内气压 聚合物的表面张力 聚合物的电导率 6 东北师范大学硕士学位论文 2 4 1 体系参数的影响 ( 1 ) 聚合物种类的影响用静电纺丝法可以将许多聚合物制成纤维幢朝，如下表所示： 聚合物常用溶剂纤维直径r l m文献 聚乳酸二氯甲烷 5 0 5 3 聚氨酯弹性体 二甲基乙酰胺 1 0 0 5 4 间亚苯基间苯二 间亚酚1 5 0 5 5 酰胺 聚苯并咪唑硫酸 3 0 0 5 6 3 聚乙烯醇水 1 0 0 - 5 0 0 5 7 i i 型胶原六氟异丙醇( h f i p ) 1 1 0 - 1 8 0 0 5 8 、5 9 胶原聚环氧乙烷酸 1 0 0 - 1 5 0 5 8 、6 0 幺幺 甲酸3 0 - 1 2 0 6 1 幺幺 六氟异丙醇( h f i p ) 6 5 一1 0 0 2 6 、6 2 丝素( 柞蚕)六氟异丙酮( h f i p ) 2 0 0 - 6 0 0 6 3 聚乙烯吡咯烷酮一 1 0 0 0 6 4 、6 5 聚乳酸( p l a ) 明胶三氟乙醇 1 0 0 - 3 4 0 6 6 聚乙烯聚丙烯 5 0 0 - 11 0 0 4 5 、4 6 、6 7 ( 2 ) 聚合物结构的影响至今仍不十分清楚聚合物的结构和纤维纳米化容易程度的 关系。基本上结晶性聚合物，特别是芳香族聚酰胺等液晶聚合物比较适合用静电纺丝法 制成纤维。相反，无定形聚合物制成纳米纤维，必须经过许多摸索实验才能达到目的。 ( 3 ) 聚合物相对分子质量的影响相对分子质量直接影响纺制纤维的结构和形貌， 因它直接关系到纺丝溶液流变学性能旧1 、介电强度旧1 、电导率呻1 、表面张力口阳等。相对 分子质量低时，静电纺丝过程形成珠状纤维，因纺丝溶液分子之间在溶液中需要一定程 度结合，而高相对分子质量时制备的纤维一般直径较大h 7 7 1 7 2 7 羽。 ( 4 ) 聚合物溶液粘度的影响不同的聚合物溶液可能具有不同的可纺粘度范围。 f o n g 盯钔发现聚合物溶液粘度在静电纺丝过程中对聚合物的可纺性有很大的影响，他在对 聚氧化乙烯( p e o ) 的乙醇溶液体系进行静电纺丝发现，粘度高于2 0 泊时，可能由于 溶液粘附性高产生了射流不稳定性导致了静电纺丝过程将无法进行。若粘度过小( i ；，提高碘量，将有助于平衡向右移动， 1 8 使得生成物 样品在 经与聚乙烯 过研究3 7 2 图3 8 碘和聚乙烯毗咯烷酮的质量比分别为( a ) l o w t ，( b ) 2 0 w t ，( c ) 3 0 w t 时， 所得样品的紫外一可见光谱图 1 9 东北师范大学硕士学位论文 第四章结论 本文利用溶胶一凝胶法( s o l - g e l ) 和静电纺丝技术获得一种具有一维结构特性的聚 乙烯吡咯烷酮碘复合纳米纤维材料。 具体研究结论如下： ( 1 ) 利用溶胶一凝胶法成功的制备了聚乙烯吡咯烷酮一碘前躯体溶液。利用静电纺丝 技术制备了聚乙烯吡咯烷酮一碘复合纳米纤维材料。 ( 2 ) 当碘和聚乙烯吡咯烷酮的质量比控制在l o w t 一3 0 w t 之间时，聚乙烯吡咯烷 酮一碘溶液的纺丝效果最佳。聚乙烯吡咯烷酮一碘复合纳米纤维材料表面比较光滑，直径 粗细比较均匀。 ( 3 ) 聚乙烯吡咯烷酮一碘复合纳米纤维的直径随着碘和聚乙烯吡咯烷酮质量比的增 加而减少；随着纺丝电压的增加，聚乙烯吡咯烷酮一碘复合纳米纤维的直径逐步减小。 ( 4 ) 采用红外光谱( i r ) 、拉曼光谱( r a m a n ) 、紫外一可见光谱( u v v l s ) 、x 一射线衍 射( x r d ) 、扫描电镜( s e m ) 分析手段对聚乙烯吡咯烷酮一碘复合纳米纤维材料进行了表 征。结果表明在聚乙烯吡咯烷酮一碘复合纳米纤维中，聚乙烯吡咯烷酮与碘分子之间存 在着化学键合、形成了聚乙烯吡咯烷酮一碘络合物。 东北师范大学硕士学位论文 参考文献 【1 】李栋高，蒋惠钧丝绸材料学【m 】北京：中国纺织出版社，1 9 9 4 4 5 【2 h u a n gzm ，z h a n gyz k o t a k im r e ta 1 ar e v i e wo n p o l y m e rn a n o f i b e r sb ye l e c t r o s p i r m i n ga n dt h e i r a p p l i c a t i o n si nn a n o c o m p o s i t e s j c o m p o s i t e ss c i e n c ea n dt e c h h n o l o g y ，2 0 0 3 ，6 3 ( 1 2 ) ：2 2 2 3 - 2 2 5 3 【3 l id ，x i a y n e l e c t r o s p i n n i n g ：r e i n v e n t i o no f t h ew h e e l j a d v a n c e dm a t e r i a l s ，2 0 0 4 ，1 6 ( 1 4 ) ： 1 1 5 1 1 1 7 0 【4 】董相延，孙晶，刘桂霞等纳米c e 0 2 p m m a 杂化材料的制备与表征【j 】化学学报，2 0 0 3 6 l ( 1 ) ： 1 2 2 1 2 5 【5 a u d r e yf r e n o t i o a n n i ss ，c h r o i l a k i s p o l y m e rn a n o f i b e r sa s s e m b l e db ye l e c t r o s p i n n i n g 【j 】c u r r e n t o p i n i o ni nc o l l o i da n di n t e r f a c es c i e n c e ，2 0 0 3 ，8 ( 1 ) ：6 4 - 7 5 【6 】倪星军，沈军，张志华纳米材料的理化特性与应用【m 】北京：化学工业出版社，2 0 0 6 ：6 - 8 【7 】曹茂盛，曹传宝，徐甲强纳米材料学【m 】哈尔滨工业大学出版社，2 0 0 2 ：1 3 1 4 【8 m a r q u s e eja ， r o s ej t h e o r yo fo s t w a l dr i p e n i n g ： c o m p e t i v eg r o w t ha n di t sd e p e n d e n c e0 1 1 v o l u m ef r a c t i o n 【j 】j c l a e m p h y s ， 1 9 8 4 ，8 0 ( 1 1 ) ：5 3 6 5 4 6 【9 r a t k el ， v o o r h e e spw g r o w t ha n dc o a r s e n i n g ：o s t w a l dr i p e n i n gi nm a t e r i a l p r o c e s s i n g 【m 】s p r i n g e r ， 2 0 0 2 1 1 7 1 1 8 【10 p e n nrl ， b a n f i e l djf i m p e r f e c to r i e n t e da t t a c h m e n t ：d i s l o c a t i o ng e n e r a t i o ni nd e f e c t f r e e n a n o c r y s t a l s 【j 】 s c i e n c e ， 1 9 9 8 ，2 8 1 ( 5 3 7 9 ) ： 9 6 9 - 9 7 1 【1 1 z h a n gq ， l i usj ，y ush r e c e n ta d v a n c e si no r i e n t e da t t a c h m e n tg r o w t ha n ds y n t h e s i so f f u n c t i o n a lm a t e r i a l s ：c o n c e p t ，e v i d e n c e ，m e c h a n i s m ，a n df u t u r e 【j 】j m a t e r c h e m ，2 0 0 9 ， 1 9 ( 2 ) ： 1 9 1 - 2 0 7 【1 2 】c h oks ，t a l a p i nd v ，g a s c h l e rw ， m u r r a ycb d e s i g n i n gp b s en a n o w i r e sa n dn a n o r i n g s t h r o u g ho r i e n t e da t t a c h m e n to f n a n o p a r t i c l e s j 】j a m c h e m s o c ，2 0 0 5 ，1 2 7 ( 1 9 ) ：7 1 4 0 7 1 4 7 【1 3 】f e n gl ，l is ，l ih ，e ta 1 a n g e w c h e r ni n te d j s c i e n c e ，2 0 0 2 ，4 l ( 7 ) ：1 2 2 1 - 1 2 2 3 【1 4 】m a r t i nc r c h e mm a t e r j 1 9 9 6 ，8 ：1 7 3 9 - 1 7 4 6 【15 m i c h a e lb o g n i t z k i ，h o uhq ，m i c h a e li s h a q u e p o l y e m e r m e r ，m e t a la n dh y b r i dn a n o - a n dm e s o t u b e s b yc o a t i n gd e g r a d a b l ep o l y m e rt e m p l a t ef i b e r s j a d v m a t e r ，2 0 0 0 ， 1 2 ( 9 ) ：6 3 7 6 4 0 【1 6 】f o n gh ，r e n e k e rdh e l e c t r o s p i r m i n ga n df o r m a t i o n o fn a n o f i b e r s m i n ：s a l e md r ， e d i t o r s t r u c t u r ef o r m a t i o i np o l y m e r i cf i b e r s m u n i c h ：h a n s e r ，2 0 0 1 ，2 2 5 - 2 4 6 【1 7 】吴大诚，杜仲良，高绪珊纳米纤维【m 】台湾：五南图书出版股份有限公司，2 0 0 4 2 0 - 6 9 【1 8 】d o s h ij ，r e n e k e rdh e l e c t r o s p i n n i n gp r o c e s sa n da p p l i c a t i o n so f e l e c t r o s p u nf i b e r s j je l e c t r o s t ， 1 9 9 5 ，3 5 ( 2 - 3 ) - 1 5 1 - 1 6 0 【1 9 】l o s c e r t a l e si g ，b a r r e r oa ，g u e r r e r oi e ta 1 an e wp r o c e s sf o rs i l i c ac o a t i n g 【j 】s c i e n c e ， 2 l 东北师范大学硕士学位论文 2 0 0 2 , 2 9 5 ( 2 4 3 ) ：1 6 9 5 。1 6 9 8 【2 0 y a n gq i n g - b i a o ，w a n gc e ，h o n gy o u - l i a n g e ta 1 c h e m j c h i n e s eu n i v e r s i t i e s j 】， 2 0 0 4 ，2 5 ( 3 ) ：5 8 9 5 9 1 【2 1 】y a n gq b ，l iz y ，h o n g y l ，e ta 1 p a r tb ：p o l y m e rp h y s i c s 【j 】j o u r n a lo f p o l y m e r s c i e n c e ，2 0 0 4 ，4 2 ( 2 ) ：3 7 2 1 3 7 2 6 【2 2 】c i b s o np ，g i b s o nh s ，r i v i nd t r a n s p o r tp r o p e r t i e so f p o r o u sm e m b r a n e sb a s e do ne l e c t r o s p u n n a n o f i b e r s 【j 】c o l l o i d sa n ds u r f a c e s ，2 0 0 1 ，1 8 7 ( 8 8 ) ：4 6 9 - 4 8 1 【2 3 】f a n gx ，r e n e k e rdh jm a c r o m o l e c u l a r j 】s c i p h y s ，1 9 9 7 ，b 3 6 ( 5 ) ：1 6 9 - 1 7 3 【2 4 】t a y l o r gi ，p r o crs o el o n d o n ，s e r a j 】s c i p h y s ，1 9 6 9 ，3 1 3 ( 7 ) ：4 5 3 - 4 7 5 2 5 】崔启征，董相延，于伟利静电纺丝技术制备无机物纳米纤维的最新研究进展【j 】稀有金属材 料与工程，2 0 0 6 ，3 5 ( 7 ) ：1 1 6 7 1 1 7 1 【2 6 】c h i d c h a n o km i t - u p p a t h a m ，m a n i tn i t h i t a n a k u l ，p i t ts u p a p h o lu l t r a n f m e e l e e r t o s p t mp o l y a m i d e 一6 f i b e s r ：e f f e c ts o l u t i o nc o n d i t i o n so nm o r p h o l o g ya n da v e r a g ef i b e rd i a m e t e m a c r m 0 1 c h m e p h y s 2 0 0 4 ，2 0 5 ：2 3 2 7 2 3 3 8 2 7 1 d h r e n e k e r ，a l y a r i n ，h f o n g ，s k o o m b h o n g s e ，b e n d i n gi n s t a b i l i t yo f e l e c t r i c a l l yc h a r g e d l i q u i d j e t so f p o l y m e rs o l u t i o n si ne l e c t r o s p i n n i n g ，j a p p l p h y s 2 0 0 0 ，8 7 ，4 5 3 1 - 4 5 4 7 【2 8 a l y a r i n ，s j k o o m b h o n g s e ，d h r e n e k e r ，b e n d i n gi n s t a b i l i t yi ne l e c t r o s p i r m i n g o f n a