2008离子液体在静电纺丝中的应用

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1、万方数据第31卷第6期合成纤维工业V01．31No．61塑!生!；旦垦旦!型垒!!型!旦兰卫生E!旦垦曼!型望型!!坚!旦竺：!塑!离子液体在静电纺丝中的应用赵亚洲1’2李从举2‘(1．北京服装学院材料科学与工程学院，北京100029；2．北京市材料研究与评价重点实验室，北京100029)摘要：概述了室温离子液体的特性；介绍了离子液体在静电纺丝及其他方面的应用，详述了纤维素和聚间苯二甲酰间苯二胺的离子液体的静电纺丝；指出离子液体将成为静电纺丝非常重要的溶剂，开发能够溶解各种高聚物的离子液体，探索其溶解的

2、高聚物的静电纺丝条件是今后的研究方向。关键词：静电纺丝离子液体纳米纤维纤维素聚间苯二甲酰间苯二胺中图分类号：TQ340．64文献识别码：A文章编号：1001．0041(2008)06．0049．04静电纺丝法是一种制备各种聚合物微纳米纤维简单并且广泛使用的方法⋯。静电纺丝纤维在薄膜、生物传感器、电子光学设备和作为酶的支持物等方面获得了广泛的应用旧J。静电纺丝技术在大规模的制造工业中例如纺织工业也有很大的应用”J。据报道HJ，一种新奇的薄纺织物脚手架已经通过静电纺丝法用可生物降解的聚合物制备出来。但可纺聚

3、合物的种类受到挥发性溶剂的可用性和溶解能力的限制。目前，一种相对新的溶解系统即室温离子液体用于静电纺丝制造纳米纤维越来越受重视。1室温离子液体的特性室温离子液体在广泛的化学处理过程中有着重要的作用，因为它能同时溶解极性和非极性化合物。另外，室温离子液体还具有其他一些重要的性质，如低或零蒸气压、低熔点、大溶液范围、高热稳定性、以及大的电气化学窗和可循环使用性怕。J。室温离子液体的性能还可以通过调整其本身的阴／阳离子，或者改变两者的加入量来进行改良。因此，室温离子液体也叫“溶剂设计家”。室温离子液体为生物质

4、高聚物提供了一个很有前景的溶解体系，例如，酶和糖类哺-9】。此外，将室温离子液体应用在静电纺丝中，这会大大增加可纺纤维的种类和数量。2离子液体在静电纺丝中的应用2．1纤维素离子液体静电纺丝纤维素是地球上最为丰富的天然高分子资源，是可再生的有机资源。在植物界中纤维素的总量约达2．6×1012t。据估计，全世界每年在植物界新生成的纤维素量约为1011t，但目前每年仅有2X106t纤维素用于再生纤维素纤维的生产，占纤维素年生成量的0．002％。纤维素材料本身无毒，抗水性强，可以粉状、片状、膜以及长短丝等不同形

5、式出现，使得纤维素作为基质材料的潜在使用范围非常广泛。特别是近年来，随着各国对环境污染问题的日益关注和重视，具有生物可降解性、环境协调性的纤维素材料成为世界各国竞相开发的热点。纤维素是一种线性的多聚糖，由1-4口位葡萄糖连接而成，具有良好的生物适应性和热力学性能。由于纤维素中存在广泛的氢键作用，使其具有较高的结晶度，这就是纤维素不能溶解于常用有机溶剂和水的原因。已经由静电纺丝方法制备的纤维素纤维是由多种溶剂溶解的，例如，丙酮，醋酸和二甲基乙酰胺。对纤维素进行静电纺丝必须满足静电纺丝的条件，如溶剂的选择、

6、溶液浓度、粘度、液滴表面张力、喷丝口直径、外加电压大小、两极间距离、环境温度与湿度等等。离子液体作为一种盐，具有足够大的导电率，溶液的粘度和表面张力主要由所得的聚合物溶液的浓度决定。所以离子液体可以作为静电纺丝的一种很好的溶剂。由于离子液体收稿日期：2008—04—09；修改稿收到日期：2008一09一18。作者简介：赵亚洲(1982一)，男，硕士研究生。从事纳米纤维静电纺丝的研究。基金项目：国家自然科学基金项目(50503001)；教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-05-0204)；北京市教委科

7、技发展计划重点项目；北京市属高等学校拔尖创新人才计划资助。}通讯联系人。万方数据合成纤维工业2008年第3l卷的不挥发性，决定了离子液体静电纺丝必须是湿法纺丝，其凝固浴的选择要由离子液体本身的性质所决定。RobinDR等¨刨研究了一系列含1．丁基．3．甲基咪唑阳离子的离子液体，并且通过加热和微波照射的方法分别研究了其对纤维素纸浆的溶解能力，见表1。表1纤维素纸浆在离子液体中的溶解性Tab．1Solubilityofcellulosepulpinionicliquid离子液体方法溶解情况1一丁基。一甲基眯

8、唑氯盐加热(100℃)10％l·丁基一3一甲基咪唑氯盐加热(70℃)3％1·丁基．3一甲基咪唑氯盐声波加热(80℃)5％1-T基-3一甲基咪唑氯盐婺冀哿器o℃)誓碧粘稠溶液l-丁基

9、3·甲基咪唑溴盐微波5％一7％1一丁基一3一甲基咪唑硫氰酸盐微波5％一7％l一丁基．3·甲基咪唑四氟硼酸盐微波不溶1-丁基-3·甲基咪唑六氟硼酸盐微波不溶l一己基一3-甲摹咪唑氯盐加热(100℃)5％l一辛基．3·甲基眯唑氯盐加热(100℃)微溶由表1可知，室温