余嗣輝，陳紅霞

(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 輕工與紡織學(xué)院，內(nèi)蒙古自治區(qū) 呼和浩特 010080)

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靜電紡抗紫外PVA/蘆丁納米纖維膜的制備及其性能研究

余嗣輝，陳紅霞*

(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 輕工與紡織學(xué)院，內(nèi)蒙古自治區(qū) 呼和浩特 010080)

以聚乙烯醇(PVA)為原料，以蘆丁為改性劑，將PVA與蘆丁共混于去離子水中，通過(guò)靜電紡絲制備抗紫外PVA/蘆丁納米纖維膜，并對(duì)其性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明：靜電紡絲工藝條件為電壓20 kV，紡絲速度0.5 mL/h，接收距離10 cm，溫度30 ℃；加入少量蘆丁，對(duì)PVA靜電紡絲成纖性無(wú)影響，但纖維直徑增大，直徑均勻性變差；纖維中PVA與蘆丁之間存在氫鍵；相對(duì)PVA，蘆丁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.76%時(shí)，PVA/蘆丁納米纖維膜的纖維平均直徑為302 nm，抗紫外系數(shù)大于40，具有良好的抗紫外性能。

聚乙烯醇纖維 蘆丁 共混 靜電紡絲 納米纖維膜 抗紫外性能

靜電紡絲是一種能夠簡(jiǎn)單而有效地制備納米纖維的紡絲技術(shù)[1-2]，目前納米纖維已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、食品、紡織等領(lǐng)域[3]。隨著大氣臭氧層的逐漸破壞和人們抗紫外意識(shí)和需求的逐漸提高，抗紫外產(chǎn)品逐漸受到青睞，應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大。傳統(tǒng)的抗紫外產(chǎn)品的功能性的實(shí)現(xiàn)方式主要為噴涂和涂層涂覆，產(chǎn)品在獲得抗紫外性能的同時(shí)，透氣性能無(wú)法保證。利用靜電紡絲技術(shù)負(fù)載改性劑制備的功能性納米纖維，一般都具有較好的透氣性能。聚乙烯醇(PVA)屬于生物可降解高分子材料[4]。PVA水溶性好，幾乎不溶于有機(jī)溶劑。PVA的溶解性受到醇解度和聚合度的影響，醇解度和聚合度越低，溶解越快。PVA易成膜，且膜的機(jī)械性能優(yōu)良。PVA親水性極好，與親水性纖維有很好的粘結(jié)力。由于PVA具有強(qiáng)力粘結(jié)性、皮膜柔韌性、平滑性、氣體阻絕性、良好的成絲性，被用于生產(chǎn)涂料、乳化劑、粘合劑、分散劑、造紙，薄膜等產(chǎn)品，應(yīng)用范圍遍及食品、紡織、建筑、醫(yī)療、印刷、造紙等行業(yè)[5]。蘆丁為天然的黃酮類高聚物，具有良好的抗炎抗菌作用，還具有良好的抗輻射性[6]。作者利用PVA和蘆丁靜電紡絲，制備納米纖維膜，并對(duì)其抗紫外性能進(jìn)行了表征。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料

PVA粉末：分析純，天津市博迪化工有限公司產(chǎn)；蘆丁：粉末狀，純度95%，阿拉丁試劑有限公司提供。

1.2 紡絲液的配制及靜電紡絲

將PVA和蘆丁共混溶于4 mL的去離子水中，其中PVA的質(zhì)量為0.4 g，蘆丁(相對(duì)于PVA)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0，2.43%，4.76%，6.98%。將配好的溶液在30 ℃下磁力攪拌12 h，制得紡絲液。

對(duì)紡絲液進(jìn)行靜電紡絲并用鋁箔接收納米纖維。紡絲工藝參數(shù)為：外加電場(chǎng)電壓20 kV；紡絲速度0.5 mL/h，接收距離10 cm，溫度30 ℃，靜電紡絲得到PVA/蘆丁納米纖維膜，其中，蘆丁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0，2.43%，4.76%，6.98%的納米纖維膜分別標(biāo)記為0#，1#，2#，3#試樣。將納米纖維膜試樣真空干燥12 h，并進(jìn)行性能測(cè)試。

1.3 性能表征

表面形貌：將納米纖維膜噴上鉑金后，用日本電子株式會(huì)社制造的JSM-6460LV掃描電子顯微鏡(SEM)觀察纖維表觀形貌。

化學(xué)結(jié)構(gòu)：將納米纖維膜利用壓片器壓成片后用美國(guó)鉑金埃爾默公司制造的Spectrum one-B傅里葉變換紅外光譜儀測(cè)試其化學(xué)結(jié)構(gòu)。

抗紫外性能：采用溫州大榮紡織儀器有限公司制造的YG(B)912E型紡織品防紫外性能測(cè)試儀，根據(jù)紡織品抗紫外標(biāo)準(zhǔn)GB/T(8830—2009)測(cè)試。納米纖維膜的紫外線UVA及UVB透過(guò)率，并計(jì)算抗紫外系數(shù)(UPF)。

2 結(jié)果與討論

2.1 表面形貌

由圖1和表1可以看出：純PVA水溶液的靜電紡納米纖維表面光滑，成絲良好，平均直徑為215 nm。隨著蘆丁的加入，納米纖維的直徑由215 nm逐漸增大到333 nm，這是由于蘆丁難溶于水和蘆丁所帶的苯環(huán)引起的，蘆丁在去離子水中的溶解度約為5%，不溶解的蘆丁以濁液狀存在于溶液中，且蘆丁粒徑很小，遠(yuǎn)小于納米纖維直徑，所以蘆丁粉末被包覆在纖維中，當(dāng)蘆丁添加量較小時(shí)，纖維直徑略有增大。當(dāng)蘆丁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.43%～6.98%時(shí)，纖維直徑均勻性變差，但纖維表面光滑，沒(méi)有串珠和液滴產(chǎn)生，這表明當(dāng)蘆丁質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于6.98%時(shí)，蘆丁對(duì)于PVA靜電紡納米纖維的成纖性影響不大。

圖1 PVA/蘆丁納米纖維膜試樣的SEM照片

表1 PVA/蘆丁納米纖維膜的纖維平均直徑

Tab.1 Fiber average diameter of PVA/rutin nanofiberous membranes

試樣纖維平均直徑/nm0#2151#2802#3023#333

2.2 化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖2 PVA與蘆丁以及PVA/蘆丁納米纖維膜的紅外光譜

2.3 抗紫外性能

由圖3可知，隨著蘆丁含量的增加，PVA/蘆丁納米纖維膜的UVA和UVB透過(guò)率逐漸減小，當(dāng)蘆丁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.43%時(shí)，納米纖維膜的UVA和UVB透過(guò)率均低于5%。

圖3 試樣的UVA及UVB透過(guò)率曲線

由表2可知，當(dāng)蘆丁質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到4.76%時(shí)，PVA/蘆丁納米纖維膜的UPF高于40。根據(jù)GB/T 18830—2009“當(dāng)同時(shí)滿足UVA/UVB透過(guò)率低于5%，UPF值高于40時(shí)可稱為抗紫外產(chǎn)品”，因此，當(dāng)蘆丁質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到4.76%時(shí)，PVA/蘆丁靜電紡納米纖維膜為合格的抗紫外產(chǎn)品。

表2 PVA/蘆丁納米纖維膜試樣的UPF

Tab.2 UPF of PVA/rutin nanofibrous membranes

試樣UPF0#161#292#40+3#50+

3 結(jié)論

a. PVA/蘆丁靜電紡納米纖維有良好的纖維形態(tài)，加入蘆丁纖維直徑增加，纖維直徑分布均勻性變差，但纖維表面光滑，靜電紡絲成纖性好。

b. PVA和蘆丁經(jīng)復(fù)合紡絲后，PVA與蘆丁大分子之間發(fā)生氫鍵作用。

c. 蘆丁能明顯提高PVA/蘆丁納米纖維膜的抗紫外性能，當(dāng)蘆丁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到4.76%時(shí)，可得到合格的抗紫外產(chǎn)品。

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?國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)?

漢邦采用英威達(dá)技術(shù)擴(kuò)能精對(duì)苯二甲酸

2016年4月7日，英威達(dá)公司與漢邦石化(江陰)有限公司(也稱作漢邦)共同宣布：漢邦公司二期2 200 kt/a精對(duì)苯二甲酸(PTA)裝置于2016年3月14日成功開(kāi)車(chē)，并于開(kāi)車(chē)后24 h之內(nèi)生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

漢邦二期PTA裝置采用了英威達(dá)E2R技術(shù)、溶劑交換技術(shù)和R2R技術(shù)，在投資、操作成本和環(huán)保方面均進(jìn)一步增強(qiáng)了技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)性。其低成本溶劑交換技術(shù)已在一期600 kt/a PTA裝置上得到了成功應(yīng)用，并且應(yīng)用國(guó)產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)壓力過(guò)濾機(jī)進(jìn)一步降低了其成本。

除了采用英威達(dá)技術(shù)建成投產(chǎn)兩套共計(jì)2 800 kt/a的PTA生產(chǎn)線外，漢邦還在興建一套采用英威達(dá)技術(shù)的瓶級(jí)聚酯裝置。

(通訊員 鄭寧來(lái))

Preparation and properties of anti-ultraviolet electrospun PVA/rutin nanofibrous membrane

Yu Sihui, Chen Hongxia

(CollegeofTextileandLightIndustry,InnerMongoliaUniversityofTechnology,Huhhot010080)

An anti-ultraviolet polyvinyl alcohol(PVA)/rutin nanofibrous membrane was prepared by blending PVA as raw material and rutin as a modifier in deionized water via electrospinning process. The properties of PVA/rutin nanofibrous membrane were characterized. The results showed that the electrospinning conditions were optimized as followed: voltage 20 kV, spinning speed 0.5 mL/h, collection distance 10 cm, temperature 30 ℃; a small amount of rutin gave no effect on the formation of electrospun fiber, but caused the fiber diameter to increase and the diameter uniformity to decrease; the hydrogen bond existed between PVA and rutin in the fiber; and the PVA/rutin nanofiberous membrane had the fiber average diameter of 302 nm and fairly good anti-ultraviolet property with the anti-ultraviolet coefficient above 40 as the mass fraction of rutin was 4.76% based on PVA.

polyvinyl alcohol fiber; rutin; blending; electrospinning; nanofiberous membrane; anti-ultraviolet property

2015-10-12； 修改稿收到日期：2016- 05- 03。

余嗣輝(1989—)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)楣δ苄造o電紡納米纖維和紡織機(jī)械自動(dòng)化。E-mail：398991974@qq.com。

*通訊聯(lián)系人。E-mail：734429229 @qq.com。

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1001- 0041(2016)03- 0045- 03