《表1 FK/PVA纳米纤维膜的平均直径》

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《羽毛角蛋白/PVA复合纳米纤维膜的制备及表征》

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在前期的研究中发现溶液浓度大于14%的PVA溶液，粘度过大，不易操作，且静电纺丝过程效果不佳。所以，本实验选取了14%、12%和10%三种聚合物总质量分数下不同FK/PVA配比纺丝液的静电纺丝作为研究对象，制备的复合纳米纤维膜的扫描电镜照片及纤维直径如图1、表1所示。当纺丝液中聚合物总质量分数为14%时，制备的纳米纤维表面平整光滑，没有出现串珠、粘结等缺陷，FK与PVA两组分间的相容性良好，复合纤维平均直径为250~320nm。与纯PVA纤维膜（0/10）相比，纺丝体系中FK的加入，使纳米纤维随机排列更加紧密，纤维之间的间隙减少，纤维的直径变小，同时纤维中出现分枝现象。在相同总浓度下，纺丝液中FK比例增加后，溶液的粘度减小，聚合物分子之间的作用力和相互缠绕作用减小，链段运动能力增强，在相同电场力作用下，射流更容易被充分牵伸，所以形成的纳米纤维直径相应变小。而FK加入后纤维的分枝现象可能与由射流拉伸、弯曲以及溶剂蒸发所导致的射流上电荷分布不均有关[13]。需要指出的是，当继续增大FK的添加量，即FK/PVA配比大于4/6（纺丝液中两种聚合物的固含量质量比）时，由于FK的可纺性差，同时纺丝液粘度太小，导致纺丝过程不连续，制备的纤维膜串珠、粘结现象严重。当纺丝液中聚合物总质量分数为12%时，体系粘度减小，所以制备的纳米纤维的直径减小，并且FK/PVA配比为4/6的纤维之间的粘结现象明显，破坏了原本规整、均匀的纤维形貌。在14%和12%两种质量分数下，随着角蛋白含量的增加，纤维直径都有一个最小值，14%的质量分数在配比为3/7时直径最小，12%的质量分数在配比为2/8时直径最小，这可能是不同配比下纺丝液的粘度、电导率、表面张力等因素综合影响的结果。对于质量分数为10%的纺丝液，制备的纤维直径更小，部分纤维由于纤维过细而缺乏相应强度，出现了断裂，而且配比为4/6制备的纤维膜出现了较多的串珠纤维。综上，聚合物总质量分数为14%的纺丝液的纺丝效果优于12%和10%，而且在不影响纤维形貌的前提下角蛋白的添加量最大（4/6）。因此，实验选取总质量分数为14%的纺丝液制备的复合纳米纤维膜作进一步分析。