聚偏二氟乙烯(PVDF)电纺毡表面电性能研究(3)

2.1 浓度的影响
　　溶液的浓度是静电纺丝过程中最为重要的影响因素之一，它直接决定溶液的各种性质，尤其是粘度，对纤维直径和形貌有非常大的影响。浓度升高，溶液粘度及表面张力都会增大，体系内聚力增强，从而导致粘性应力的增大。在电场强度不变的情况下，喷射流和形成的纤维所受到的拉伸应力减小，得到的纤维膜的直径大小及形态都会有所不同，从而间接的影响到电荷的残留和分布情况。实验中测定了不同浓度下溶液的粘度，电纺纤维的直径和纤维毡表面的电势残留情况。不同浓度下溶液的粘度，所得纤维的平均直径以及残留电势的大小如表1所示。
　　从表1中可以看到，溶液的粘度随着浓度的增大而急速上升，呈近似2次指数关系。而由测得的不同浓度下纤维的平均直径可以发现随着溶液浓度的增高，纤维的平均直径由100nm变为450nm。这是由于随聚合物用量的增大,其黏度逐渐增大，溶液的表面张力也随之增大，从而导致喷射流分裂、细化的能力降低；此外黏度的增大,使纤维细流固化点的位置离喷丝孔更近，纤维可拉伸取向的能力降低，故纤维的直径变大。

图1使用锡箔及无纺布为载体收集到的纤维毡的图片及SEM图（左：锡箔，右：无纺布）
Fig 1. Graphs and SEM images of electrospun PVDF fiber mats collected on the tinfoil and nonwoven (Left: tinfoil; Right: nonwowen)
表1 不同浓度下溶液的粘度以及电纺纤维的直径
Table 1 The viscosity of PVDF solutions and characteristics of resulting electrospun PVDF fibers.

　　本实验中采用的是静电感应法测定纤维毡表面的静电压，静电感应法是指在探头不接触纤维毡的情况下，将测试探头靠近薄膜，利用探头与薄膜间产生的畸变电场测试，实质上是对纤维毡表面电场的测试[13]。图2是溶液粘度和所得纤维毡表面残留电势随浓度的增大的变化情况。