离心纺丝及静电纺丝制备水性3D纳米纤维垫的性能比较

        从纤维形态和工艺条件两方面比较了聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮的静电纺丝和离心纺丝。详细研究了离心纺丝的具体参数，如喷丝头的转速和相对湿度。通过扫描电子显微镜观察所得纤维垫的形态和直径，并对两种纺丝技术进行了比较。结果表明，纤维的形成主要受聚合物溶液的初始聚合物浓度（以及由此产生的粘度）影响，这与以前的报道相符。

        但是，这项工作的新发现是，在离心纺丝过程中增加相对湿度会导致纤维直径大大减小，达到静电纺丝的典型水平。对比较结果进行了讨论，清晰地阐述了离心纺丝相对于静电纺丝的技术优势，从而能够定量生产具有相同或相似直径的纤维。

图1.本工作中使用的静电纺丝工具的示意图：（a）4SPIN®工具，（b）NanospiderTM工具

图2.离心纺丝装置的示意图

图3.不同聚合物浓度下PVA和PVP纺丝溶液的粘度

图4.使用不同工具制备的纤维的尺寸比较：（a）4SPIN®，（b）NanospiderTM和（c）cyclone pilot G1[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图5.使用4SPIN®工具制备的电纺纤维的SEM图像（所有比例尺对应于3μm）

图6.使用NanospiderTM工具制备的电纺纤维的SEM图像（所有比例尺对应于3μm）

图7.使用4SPIN®和NanospiderTM工具由不同浓度的溶液制备的电纺PVA和PVP纤维的直径

图8.离心纺丝纤维的SEM图像。这些纤维是使用7000rpm的转速制备的（PVA为24wt％，使用11,000rpm时除外），x表示没有形成10wt％PVP纤维（所有比例尺对应于10μm）

图9.离心纺丝纤维的直径与纺丝溶液中聚合物浓度的关系，x表示没有形成10wt％PVP纤维

图10.使用不同转速制备的离心纺丝纤维（PVA 15wt％和PVP 18wt％）的SEM图像（所有比例尺对应于10μm）

图11.离心纺丝纤维的直径（在15RH％下）与所用转速的关系

图12.在不同相对湿度（15、30和40％RH）下制备的离心纺丝纤维（PVA 15wt％和PVP 22wt％，7000rpm）的SEM图像。所有比例尺对应于10μm

图13.离心纺丝（7000rpm）纤维的直径与相对湿度的关系，（x表示未形成18wt％PVP纤维）