摘 要

本文主要研究首先将N,N－二甲基甲酰胺(DMF)和二氯甲烷(DCM)按体积1:1配比，然后加入聚己内酯(PCL)，制浓度分别为5%、8%、10%、12%、15%的PCL溶液。在PCL溶液制备而成的纺丝前提下，探究纺丝液溶度、纺丝实验参数、碳纳米管掺杂质量份数与纤维形貌、直径和尺寸之间的关系。最终发现，在一定的溶度范围内，一般在其他参数条件不变的情况下，PCL纺丝液在随着其溶度的增高，制备而成的纳米纤维直径也会越来越大。再看实验参数与纤维直径的关系，随着进料速度的增加，纤维的直径也在增大，所以说进料速度明显与纤维直径成正比，但如果进料速度过大或者过小并不利于纺丝液的凝固。当接受距离在一定的范围内，随着接受距离的增加，纤维的直径是在减小。静电纺丝在掺杂质量份数在1、3、5时纺丝的情况良好，纤维分布均匀，分散性好，表面也接近光滑，并且掺杂了碳纳米管的所制备的纳米纤维直径随着掺杂量的增加而变小。然而掺杂质量份数在10、15、20份时，纺丝情况差。

关键词：N,N－二甲基甲酰胺 二氯甲烷 聚己内酯 静电纺丝 碳纳米管

Electrospinning of PCL Magnetic Nanofibers

ABSTRACT

The polycaprolactone particles (PCL) were added to a polymer solution of N,N-dimethylformamide (DMF) and dichloromethane (DCM) to prepare PCL solutions with different concentrations, and PCL magnetism was prepared by electrostatic spinning. Composite nanofibers. Under the premise of spinning prepared by PCL solution, the relationship between spinning solution solubility, spinning parameters, carbon nanotube doping amount and fiber morphology, diameter and size was investigated. Finally, it was found that within a certain range of solubility, generally under the condition of other parameters unchanged, the diameter of nanofibers prepared from PCL spinning solution will increase as its solubility increases. so the feed rate is obviously proportional to the fiber diameter, but if the feed rate is too large or too small Conducive to the coagulation of the spinning solution. When the acceptance distance is within a certain range, the diameter of the fiber decreases as the acceptance distance increases. Electrospinning is performed at a doping level of 0.0075 to 0.0125 g. Spinning conditions are good, the fiber distribution is uniform, the dispersibility is good, and the surface is nearly smooth, and the diameter of the prepared nanofibers doped with carbon nanotubes increases. The amount of doping increases and becomes smaller. However, the doping amount is between 0.03g and 0.07g, and the spinning condition is poor.

Keywords:electrospinning; polycaprolactone; N,N-dimethylformamide; dichloromethane; carbon nanotubes

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2纳米纤维的常用制备方法 1

1.3静电纺丝技术 2

1.3.1概述 2

1.3.2静电纺丝纳米纤维的应用 3

1.4本论文的选题意义及研究内容 4

1.4.1选题意义 4

1.4.2研究内容 4

第二章 实验部分 5

2.1实验原料 5

2.2实验仪器 5

2.3样品的制备 6

第三章 结果与讨论 9

3.1不同浓度PCL溶液对纤维形貌的影响 9

3.1.1溶度变化与纤维形貌的关系 9

3.1.2不同溶度的PCL溶液下的纺丝SEM分析 11

3.2静电纺丝过程实验参数的调节对纤维形貌影响 12

3.2.1进料速度对PCL复合纳米纤维形貌影响 12

3.2.2进料速度变化下纤维的SEM图 13

3.2.3接受距离对PCL复合纳米纤维形貌影响 14

3.2.4接受距离变化下纤维的SEM图 14

3.2.5纺丝电压对PCL复合纳米纤维形貌影响 15

3.2.6纺丝电压变化下纤维的SEM图 16

3.3掺杂不同量的碳纳米管的PCL溶液对纤维形貌的影响 17

3.3.1掺杂不同量碳纳米管与纤维形貌的关系 17

3.3.2掺杂不同量碳纳米管的纤维SEM图 18

第四章 实验结论 20

参考文献 21

致谢 24

第一章 绪论

1.1研究背景

磁性纳米材料是独特的纳米材料，具有特殊的物理和化学特性。所以国内外学者对磁性纳米材料的研究越来越关注^[1-2]。近年来，磁性纳米材料的主要研究是纳米粉体。迄今为止，磁性纳米粒子的制备技术和应用已被广泛研究。电子通信，计算机和材料工业的进一步不断飞速发展，科学家研究了静电纺丝的制备工艺，可以加快生物医学，吸波材料，光催化领域等发展历程。磁性纳米纤维具有特殊的电磁性能，这也是开发最新电磁功能材料的一种新的方式^[3-7]。

近年来，纳米技术的飞速发展，纳米纤维有其特殊的物理和化学特点。就现在看来，制备的纳米纤维种类有很多，比如模板法，磁场辅助法，相分离法和水热法等^[8]。虽然以上方式已经可以制备有形态和磁性的磁性纳米纤维，然而这些方法有些缺点，例如操作困难，成本高和大批量生产难度高。静电纺丝就目前来看，它是制备磁性纳米纤维的一种新技术。工艺设备不是很复杂，它可以用来制作各种聚合物和复合材料。纤维的直径可以在微米和纳米之间调整，静电纺丝技术已在许多方面得到应用^[9]。

1.2纳米纤维的常用制备方法

纳米纤维凭借高比表面积和独特的形状各向异性因此有良好的磁性，光学和电学性质。它受到了研究人员的重视，并且研究人员也在探索基础研究和高科技领域。纳米纤维的不断发展，从而他们的制备方法和工艺变得越来越多。当前，制备纳米纤维的手段有两种，分别是物理和化学两种方式。物理方法在纳米纤维制备时会污染样品，也不能保持很好的形态。反而化学方法操作简单，速度快，效率高，成本低，易于控制。所以，制备纳米纤维大多数使用化学方法。纳米纤维制备方法恰当是关键的因素。就目前来看普通的手段有模板法，磁场辅助法，相分离法，水热法等^[10-12]。

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