靜電紡絲制備PMMA/PU新型保暖材料及其性能

鄭作?！≠Z姣　馮洋洋　侯一杰　賈永堂

摘要：為了降低低溫環(huán)境對(duì)人體的危害，需要開發(fā)具有高效保暖性能的材料。采用靜電紡絲多射流共混技術(shù)，使用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微米纖維作為骨架支撐結(jié)構(gòu)，引入聚氨酯（PU）納米纖維提高材料的機(jī)械性能和保暖性能。通過研究環(huán)境濕度、PU質(zhì)量分?jǐn)?shù)、LiCl添加量以及PMMA/PU注射比對(duì)纖維絮片的影響，制備出具有聯(lián)鎖雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的保暖材料。結(jié)果表明：PMMA/PU纖維絮片（PMMA/PUFS）具有較高的拉伸應(yīng)力（159.02 kPa）和良好的拉伸伸長率（65.85%），同時(shí)具有超輕的性能（7.38 mg/cm3）和超高的保暖性（導(dǎo)熱系數(shù)為25.28 mW/（m·K））。研究結(jié)果可為新型保暖材料的制備提供新的思路。

關(guān)鍵詞：靜電紡絲;聚氨酯;聚甲基丙烯酸甲酯;保暖材料;雙網(wǎng)絡(luò);纖維絮片;超輕

中圖分類號(hào)：TS154文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009265X（2022）03008908

Preparation of PMMA/PU new thermal retention material by

electrospinning and its properties

ZHENG Zuobao， JIA Jiao， FENG Yangyang， HOU Yijie， JIA Yongtang

（School of Textile Materials and Engineering， Wuyi University， Jiangmen 529020， China）Abstract： It is necessary to develop materials with efficient thermal retention performance， thereby reducing the damage of low temperature environment to the human body. This study is focused on improving the mechanical properties and thermal retention of the material by using polymethyl methacrylate （PMMA）microfibers as the framework support structure and introducing polyurethane （PU）nanofibers by virtue of electrospinning multijet blending technology. The effects of environmental humidity， PU mass fraction， LiCl addition， and PMMA/PU injection ratio on fibrous flocculus were studied， and then a thermal retention material with interlocking double network structure was prepared. The results revealed that： PMMA/PU fibrous flocculus （PMMA/PUFS）exhibited strong tensile stress of 159.02 kPa and excellent tensile elongation of 65.85%. In addition， it also exhibited good ultralight performance （7.38 mg/cm3）and ultrahigh thermal retention property （thermal conductivity of 25.28 mW/（m·K））. The research results are expected to provide a new idea for the preparation of new thermal retention materials.

Key words： electrospinning; polymethyl methacrylate （PMMA）; polyurethane （PU）; thermal retention material; double network; fibrous flocculus; ultralight

在寒冷環(huán)境下，由于人體熱量散失加快體溫下降，可能會(huì)引起人體的局部?jī)鼋?、凍傷等，?yán)重的還會(huì)對(duì)機(jī)體的免疫系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)以及神經(jīng)系統(tǒng)等產(chǎn)生危害，甚至?xí)：ι踩玔1]。因此，需要穿戴低溫防護(hù)設(shè)備（工作服、手套、防護(hù)鞋等）為人體提供防護(hù)，降低低溫環(huán)境對(duì)人體的影響。同時(shí)，為了不影響寒冷環(huán)境下人群的正?；顒?dòng)和工作，在保證足夠的保暖的前提下減輕防護(hù)設(shè)備的重量，具有極其重要的意義[2]。所以，輕質(zhì)高彈的防寒保暖材料一直是國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，在軍事消防、個(gè)人防護(hù)、民用、科研等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

目前國內(nèi)外服用保暖材料種類繁多，按所使用的纖維的來源主要分為天然保暖材料和合成保暖材料[3]。棉花作為傳統(tǒng)的天然保暖材料歷史悠久，也具有廣泛的應(yīng)用，但其存在體積密度大、保暖性能相對(duì)較差的缺點(diǎn)[45]。在高寒環(huán)境下，為了滿足保暖需求，通常需要不斷增加棉絮的厚度和重量，造成服裝太過臃腫，導(dǎo)致穿著者行動(dòng)不便;羽絨、羊絨等保暖材料相較棉絮具有輕柔保暖、富有彈性的特點(diǎn)，得到人們的青睞，但其存在價(jià)格昂貴、強(qiáng)度差、易被蟲蛀、長期使用性差、易鉆絨等缺點(diǎn)[68]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以滌綸、腈綸和丙綸為主的合成保暖材料出現(xiàn)在人們生活中，具有強(qiáng)度高、輕質(zhì)、易洗快干、彈性好、不怕霉蛀、成本低等優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了中空纖維、超細(xì)纖維制成的保暖絮片，但這些保暖材料較大的纖維直徑使其材料孔徑大、孔隙率低、導(dǎo)致其保暖性能難以進(jìn)一步提高。

熱的傳遞方式有3種，分別是熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。其中對(duì)保暖效果起主要影響的是熱傳導(dǎo)，纖維間空氣的對(duì)流和熱輻射也在一定程度上影響著材料的保暖性能[910]。纖維間靜止空氣含量的提高，是提高絮片保暖性能的最直接有效的方式[1113]。靜電紡絲術(shù)是一種操作簡(jiǎn)單，工藝可控的技術(shù)[14]，其所制備的纖維膜具有纖維直徑小[15]、比表面積大[16]、孔徑小[17]、孔隙率高[18]，同時(shí)也具有曲折孔道結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，并且紡絲聚合物原料多樣化、纖維組裝結(jié)構(gòu)豐富，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[19]。目前，雖然有一些靜電紡纖維3D材料的報(bào)道[2024]，但是其層間易剝離力學(xué)以及回彈性較差，在外力作用下，容易造成保暖絮片蓬松結(jié)構(gòu)坍塌，且纖維直徑難達(dá)到納米級(jí)，限制了保暖性能的進(jìn)一步提升，這些弊端限制了靜電紡絲在保暖領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。本文采用靜電紡絲多射流共混技術(shù)，利用PMMA做骨架支撐結(jié)構(gòu)主體，超細(xì)PU納米纖維起力學(xué)增強(qiáng)作用，成功制備具有聯(lián)鎖雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的微納米三維纖維絮片，期望該絮片具有超輕和超保暖性能，同時(shí)具有良好的機(jī)械性能。本文的研究結(jié)果將為保暖纖維絮片的研發(fā)提供了一種新的途徑。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)材料

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，Mn為50萬，法國阿科瑪），聚氨酯（PU4394，中國亨斯邁有限公司）。氯化鋰（LiCl，中國阿拉丁化學(xué)試劑有限公司），N，N二甲基甲酰胺 （DMF， 中國阿拉丁化學(xué)試劑有限公司）。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

精密電子天平（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司），825磁力攪拌器（寧波紡織儀器廠），TAQ850動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀器（DMA，美國科諾工業(yè)有限公司），Vega3熱絲發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM，捷克TESCAN公司），NE30鼓風(fēng)烘箱（寧波紡織儀器廠），Tps 2500s熱常數(shù)分析儀儀器（瑞典凱戈納斯有限公司），自制靜電紡絲機(jī)（上海東翔納米科技有限公司）。

1.3樣品制備

1.3.1PMMA纖維樣品制備

首先稱量37.5 g DMF溶劑，在磁力攪拌器上不停攪拌，將12.5 g PMMA緩慢加入DMF溶液中，持續(xù)攪拌8 h后，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%的PMMA紡絲溶液。用一次性注射器抽取5管溶液，并列擺放在紡絲機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)制備。紡絲過程中，工作電壓固定為30 kV，紡絲液灌注速度為3 mL/h，金屬噴絲頭距離滾筒接收器的距離為25 cm，滑臺(tái)左右平滑的速度為200 cm/min，金屬滾筒以30 r/min的速度旋轉(zhuǎn)。此外紡絲的溫度控制在25 ℃，紡絲時(shí)間為1.5 h，在相對(duì)濕度分別為30%、60%、90%下進(jìn)行紡絲，環(huán)境濕度通過加濕器和除濕機(jī)進(jìn)行調(diào)控。之后將制備的PMMA纖維絮片在室溫下晾置12 h，再把絮片放在鼓風(fēng)烘箱里70 ℃烘1 h進(jìn)行干燥。

1.3.2PU納米纖維膜制備

首先配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的PU聚合物溶液，并用電子天平精準(zhǔn)稱量不同質(zhì)量的LiCl粉末加入溶液中，以此制備分別含有0.005%、0.010%、0.015%和0.020% LiCl的PU紡絲液。紡絲濕度為90%，其他紡絲參數(shù)與上節(jié)一致，進(jìn)行靜電紡絲實(shí)驗(yàn)，得到不同LiCl含量的PU纖維膜。

1.3.3聯(lián)鎖雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) PMMA/PU纖維絮片的

制備分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的PMMA紡絲液和15 %的PU紡絲液，持續(xù)攪拌8 h。圖1為雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)纖維絮片制備示意圖。如圖1（a）所示，用一次性注射器抽取溶液，將PMMA和PU溶液以4/1，3/2，2/3的比例加載到五軸紡絲機(jī)上（圖中黃色注射頭中含PU，藍(lán)色注射頭中含PMMA）。紡絲濕度為90%高濕環(huán)境，其他紡絲參數(shù)與上節(jié)保持不變。如圖1（b）-（c）所示，制備得到具有聯(lián)鎖雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的蓬松纖維絮片。

1.4測(cè)試與表征

采用掃描電鏡觀察（SEM）對(duì)纖維的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察與表征。使用Adobe Photoshop CS6對(duì)SEM的成像進(jìn)行纖維直徑分布分析。用精密電子天平對(duì)纖維絮片進(jìn)行稱重。

絮片的力學(xué)性能用TAQ850 DMA儀器測(cè)試，拉伸樣品的特征是寬度為3.5 mm，長度為10 mm，應(yīng)變速度為100 mm/min，拉伸至樣品斷裂。壓縮測(cè)試應(yīng)變?yōu)?0%，速率為100 mm/min。使用hot disk熱常數(shù)分析儀來測(cè)試?yán)w維絮片的導(dǎo)熱系數(shù)，樣品的特征為半徑不小于5 mm，測(cè)試溫度為24 ℃。

樣品的體積密度（ρ）用公式（1）計(jì)算：

式中： ρ是絮片樣品材料的體積密度，mg/cm3;v為絮片樣品的體積，cm3;m為絮片樣品的重量，mg。

纖維絮片的孔隙率（P）用公式（2）計(jì)算：

式中：P是材料的孔隙率，%;ρ是為聚合物材料的密度，g/cm3;ρ0是纖維絮片的體積密度，g/cm3。

2結(jié)果與討論

2.1環(huán)境濕度對(duì)PMMA電紡纖維組件的

影響纖維絮片的高蓬松度結(jié)構(gòu)需在一定條件下構(gòu)建，為此首先研究環(huán)境濕度對(duì)PMMA蓬松結(jié)構(gòu)以及保暖性的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2（a）-（c）為不同環(huán)境濕度制備PMMA纖維絮片的微觀SEM圖，圖2（a）為30% RH下制備的PMMA纖維，可以看出纖維具有大量的串珠，纖維本身均勻性以及成纖性較差。隨著濕度的增加，如圖2（b），PMMA纖維的串珠形態(tài)大幅度減少，均勻性有了進(jìn)一步改善。當(dāng)環(huán)境濕度增加到90% RH，串珠現(xiàn)象完全消失，所制備的纖維粗細(xì)較均勻。纖維形態(tài)的變化是由紡絲射流牽伸階段的濕誘導(dǎo)相分離引起的，在低濕條件下靜電紡絲時(shí)，大氣中的水分對(duì)射流的凝固速率影響不大，且射流不穩(wěn)定所產(chǎn)生的力大于粘彈性應(yīng)力，從而形成串珠狀的形貌。而在高濕環(huán)境下，大氣中的水分子會(huì)滲透到紡絲射流中，導(dǎo)致溶液的熱力學(xué)不穩(wěn)定;同時(shí)，溶劑的析出增加了紡絲射流中聚合物的濃度，從而使粘彈性力增強(qiáng)，抑制了串珠的形成。

圖2（d）為不同環(huán)境濕度下制備PMMA纖維的直徑，在30%、60%和90%濕度下制備的絮片纖維直徑分別為0.75、1.26 μm和3.52 μm。表明隨著濕度的增加，纖維的直徑呈明顯的增大。這可能是因?yàn)樵诟邼穸拳h(huán)境中，紡絲液中的DMF溶劑更容易被空氣中的水蒸氣溶解揮發(fā)掉，而水是PMMA的非溶劑，這有利于相分離現(xiàn)象的提前發(fā)生，PMMA聚合物的提前固化將阻止射流的牽引拉伸，可導(dǎo)致形成直徑較大的纖維。此外靜電紡絲射流中的電荷會(huì)被轉(zhuǎn)移到環(huán)境中的水蒸氣中，使得電場(chǎng)作用力下降，使得對(duì)纖維的牽引拉伸作用力降低，纖維未被進(jìn)一步的牽引拉伸便落在接收器上，因此纖維的直徑隨著濕度的提升而呈現(xiàn)明顯的增大。完全固化的纖維之間具有一定的電場(chǎng)斥力，加上大直徑的纖維提供了足夠的剛度，這些維持了3D蓬松絮片形態(tài)的構(gòu)建。圖2（e）為不同環(huán)境濕度制備PMMA纖維絮片的體積密度和孔隙率。在30%、60%和90%的條件下，制備纖維絮片的體積密度分別為72.00、24.15、5.78 mg/cm3，孔隙率分別是94.00%、97.99%、99.52%，表明纖維絮片的蓬松度隨制備濕度的增大而變大。在RH達(dá)到90%時(shí)，絮片具有了超輕性能和超高孔隙率。如圖2（f）所示，在30%、60%和90%的條件下，制備纖維絮片的導(dǎo)熱系數(shù)分別為40.95、31.15、26.13 mW/（m·K），說明保暖性能隨著濕度的增加而逐漸變大，這是因?yàn)殡S著濕度的增加，絮片更加蓬松，材料內(nèi)部可儲(chǔ)的存靜止空氣增大，從而大幅度提高絮片的保暖性能。

2.2PU濃度和LiCl添加量對(duì)電紡纖維膜

的影響為制備PU納米纖維膜，首先研究PU濃度對(duì)纖維膜形貌以及纖維直徑的影響，結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出，在10% PU濃度時(shí)，纖維膜出現(xiàn)大量的串珠和粘結(jié)現(xiàn)象，且纖維粗細(xì)不均勻，平均直徑為0.28 μm。這可能是由于紡絲液粘度過低，DMF溶劑在落在接收器上面時(shí)，未能完全揮發(fā)，并溶解部分PU纖維，形成串珠溶纖現(xiàn)象。隨著聚合物PU濃度的增大，纖維串珠現(xiàn)象明顯消失，纖維平均直徑變大為1.88 μm。這可能是因?yàn)殡S著濃度增大，聚合物分子鏈之間的作用力和交叉纏結(jié)變強(qiáng)，影響到射流分化的能力，纖維直徑進(jìn)而逐漸增大。當(dāng) PU濃度為20%時(shí)，纖維直徑雖然比較均勻，但是纖維直徑過大在4.75 μm，且互相卷曲纏繞，這不利于雙網(wǎng)絡(luò)保暖纖維絮片的制備，此外20% PU溶液在配制過程中不易攪拌。故選擇15% PU聚合物作為制備PU納米纖維的最佳濃度。

圖4為在15% PU紡絲液中添加不同LiCl含量制備的PU纖維SEM圖，可以看出隨著LiCl鹽含量的增加，纖維的直徑逐漸變小，從1880 nm降低到560 nm，此外纖維的均勻性也隨著鹽含量的增加得到改善。這是因?yàn)樵诩徑z過程中，對(duì)纖維的牽引拉伸主要是靠溶液表面的靜電斥力起主要作用，LiCl添加量直接影響到紡絲液的導(dǎo)電性。隨著LiCl添加量的增加，紡絲液的電導(dǎo)率增大，在紡絲過程中纖維受到的電場(chǎng)力逐漸增大，注射器尖端的射流易提前破裂，纖維的有效拉伸距離增加，導(dǎo)致纖維呈逐漸細(xì)化的趨勢(shì)。然而， LiCl含量進(jìn)一步提高至0.020%時(shí)，紡絲過程中易堵針頭，且噴出來的纖維比較分散，難收集在接收器上，因此添加0.015% LiCl作為制備PU納米纖維的最佳方案。圖3不同PU濃度纖維膜SEM圖及纖維直徑分布

2.3不同PMMA/PU注射比對(duì)纖維絮片的

影響PMMA纖維絮片雖然具有超輕以及高效保暖性能，但是存在力學(xué)性能不佳的缺陷，無法滿足在保暖領(lǐng)域生活上的需要。為解決力學(xué)上的限制，可通過靜電紡絲多射流共混技術(shù)，把具有高強(qiáng)度的超彈PU納米纖維摻雜分布到PMMA纖維中，并通過高濕度誘導(dǎo)紡絲制備出具有聯(lián)鎖雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的纖維絮片，圖5為PMMA/PU不同注射比下制備纖維絮片的宏觀以及微觀圖。

由圖5（a）可以看出，單純的PMMA纖維組件具有三維超蓬松結(jié)構(gòu)，在PMMA/PU的注射比為4/1時(shí)，所制備絮片的厚度并沒有明顯的變化，依舊保持其蓬松結(jié)構(gòu)。隨著PU比例的增大，制備的絮片宏觀上出現(xiàn)明顯的變薄，甚至在PMMA/PU注射比為2/3時(shí)，制備的絮片接近成一張薄膜，此時(shí)大直徑的PMMA纖維支撐起的三維蓬松結(jié)構(gòu)完全坍塌。通過掃描電鏡觀察其微觀結(jié)構(gòu)，如圖5（b）所示，明顯較粗的纖維是PMMA微米纖維，細(xì)纖維為PU納米纖維。當(dāng)PMMA/PU的注射比為4/1時(shí)，可以看出PMMA粗纖維（3.5 μm）作為骨架結(jié)構(gòu)，超細(xì)PU納米纖維（560 nm）在PMMA纖維之間像橋梁一樣搭接。當(dāng)PMMA/PU噴射比為3/2時(shí)，PU納米纖維明顯變多，兩種纖維之間產(chǎn)生粘結(jié)，纖維之間的搭接比較緊密，絮片的蓬松結(jié)構(gòu)開始坍塌。當(dāng)PMMA/PU噴射比增大為2/3時(shí)，PU纖維出現(xiàn)成纖性不好現(xiàn)象，這是因?yàn)镻U纖維中的DMF溶劑未完全揮發(fā)，過多的PU纖維堆積所致。另外PU纖維大量攀附在PMMA微米纖維上，由于PMMA粗纖維的減少，造成其無法支撐起絮片的蓬松結(jié)構(gòu)，此時(shí)纖維絮片的聯(lián)鎖雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遭到完全破壞。

圖6（a）為PMMA/PU不同比例下纖維絮片的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線，在注射比為5/0、4/1、3/2和2/3的最大拉伸斷裂應(yīng)力分別為46.64、159.02、187.66、254.73 kPa，拉伸斷裂伸長率分別為43.13%、65.85%、72.91%、85.80%?？梢钥闯鲂跗赑MMA/PU=4/1時(shí)力學(xué)強(qiáng)度和斷裂伸長率大幅度提升，力學(xué)性能隨PU納米纖維的加入更加優(yōu)異。圖6（b）為PMMA/PU不同比例下的絮片的體積密度和導(dǎo)熱系數(shù)，絮片在5/0、4/1、3/2和2/3的體積密度分別為5.78、7.38、19.00、60.00 mg/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)分別為26.13、25.28、30.25、40.30 mW/（m·K），可以看出隨著PU超細(xì)纖維比例的增加，纖維絮片的蓬松性逐漸下降，導(dǎo)熱系數(shù)呈先減小后增大趨勢(shì)，意味絮片的保暖性能先變強(qiáng)隨后迅速變差，在PMMA/PU為4/1時(shí)保暖性最佳。這是因?yàn)殡S著納米PU纖維的加入，使纖維絮片內(nèi)部具有更為復(fù)雜的彎曲通道，可增加空氣的流動(dòng)摩擦力和增加熱輻射的反射能力。同時(shí)納米纖維的加入使得絮片內(nèi)部可以更多吸附、儲(chǔ)存靜置空氣，提高其保暖效果。另外絮片在相同體積下纖維的根數(shù)變多，對(duì)熱輻射的反射能力較強(qiáng)，使人體所輻射的熱量能以較高的比例反射回人體，從而達(dá)到保溫效果。當(dāng)PU納米纖維比例進(jìn)一步增大，保暖效果迅速下降，這是由于絮片蓬松結(jié)構(gòu)的坍塌，導(dǎo)致其內(nèi)部不能儲(chǔ)存足夠的靜止空氣，從而引起絮片的保暖性大幅度下降。故而選擇PMMA/PU注射比為4/1，作為保暖絮片制備的最優(yōu)方案，記為PMMA/PUFS。

此外，超蓬松的纖維絮片具有如圖6（c）所示的超輕特性，PMMA/PUFS可以自由地站在兔尾巴草的頂端，而不對(duì)其造成一點(diǎn)形變。圖6（d）為PMMA/PUFS在50%形變下不同壓縮周期后的導(dǎo)熱系數(shù)，可以在經(jīng)受200次壓縮后，絮片的導(dǎo)熱系數(shù)從25.28 mW/（m·K）僅僅升高至27.75 mW/（m·K）。這歸功于聯(lián)鎖雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，PU纖維與PMMA骨架纖維相互聯(lián)鎖糾纏，PU納米纖維提高絮片力學(xué)強(qiáng)度的同時(shí)，與PMMA纖維之間的糾纏可以避免纖維在受外力擠壓時(shí)滑動(dòng)。它作為承重結(jié)構(gòu)可以通過形狀的變化來吸收外界能量，提高PMMA/PUFS抵抗外力壓縮的能力，從而具有優(yōu)異的壓縮回彈性，使絮片在200次壓縮循環(huán)后仍具有優(yōu)異的保暖性。

圖6（e）為PMMA/PUFS在不同濕度下處理24h后的導(dǎo)熱系數(shù)，在30%、60%和90%處理后的導(dǎo)熱系數(shù)分別為25.20、25.28、26.2 mW/（m·K）?？梢钥闯霰Ｅ噪S環(huán)境濕度的增大而逐漸降低，這是因?yàn)楸Ｅ牧鲜抢w維、空氣和水的集合體，水的導(dǎo)熱系數(shù)最大，對(duì)保暖性的影響最大。如圖6（f）所示，PMMA/PUFS有著良好的疏水性，致使絮片在不同濕度處理后導(dǎo)熱系數(shù)的增大并不明顯，表明PMMA/PUFS能適應(yīng)各種濕度環(huán)境工作。

3結(jié)論

利用靜電紡絲多射流共混技術(shù)，調(diào)控工藝參數(shù)，構(gòu)筑了PU納米纖維和PMMA纖維組成的三維蓬松絮片。研究環(huán)境濕度，PU紡絲液中濃度、LiCl含量以及PMMA/PU的噴射比對(duì)絮片的影響。主要研究結(jié)論如下：

a）蓬松纖維絮片的制備需要在高濕環(huán)境下誘導(dǎo)制備。高濕環(huán)境會(huì)對(duì)纖維串珠結(jié)構(gòu)起到抑制作用，隨著濕度的增大，電紡纖維直徑逐漸增大，大直徑的纖維維持了絮片3D蓬松結(jié)構(gòu)。

b）電紡過程中，PU紡絲液中適量LiCl鹽的添加可使纖維細(xì)化。隨著LiCl含量的變大，纖維逐漸變細(xì)，但是過高的LiCl添加則會(huì)影響射流的穩(wěn)定性，不利于PU納米纖維的收集。

c）通過靜電紡絲多射流共混技術(shù)，在PMMA/PU注射比為4/1時(shí)，制備出具有聯(lián)鎖雙網(wǎng)絡(luò)的PMMA/PU纖維絮片。絮片由PMMA微米纖維（3.52 μm）和PU納細(xì)纖維（560 nm）構(gòu)成，具有超高保暖性（導(dǎo)熱系數(shù)為25.28 mW/（m·K））和超輕的特點(diǎn)（體積密度為7.38 mg/cm3）。PMMA/PUFS為超輕超保暖材料的研發(fā)提供了一種新的途徑和思路，在家用紡織品和戶外運(yùn)動(dòng)裝備上具備廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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收稿日期：20210604網(wǎng)絡(luò)出版日期：20210803

基金項(xiàng)目：廣東省聯(lián)合培養(yǎng)研究生示范基地建設(shè)項(xiàng)目（31241022）

作者簡(jiǎn)介：鄭作保（1995-），男，安徽亳州人，碩士研究生，主要從事功能性納米纖維方面的研究。

通信作者：賈永堂，Email：yongtjh@163.com