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静电纺丝之您想知道系列—PEO(聚氧化乙烯)
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静电纺丝之您想知道系列—PEO(聚氧化乙烯)

  • 来源:原创
  • 浏览次数:
  • 日期:2020-12-25 15:05

【概要描述】本文介绍静电纺丝PEO材料的性质、应用领域、制备流程、常见纺丝工艺问题及解决方法。

静电纺丝之您想知道系列—PEO(聚氧化乙烯)

【概要描述】本文介绍静电纺丝PEO材料的性质、应用领域、制备流程、常见纺丝工艺问题及解决方法。

  • 分类:工艺解决方案
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  • 来源:原创
  • 发布时间:2020-12-25 15:05
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目录 

1.PEO材料的性质

2.静电纺PEO的应用

3.静电纺PEO流程

4.常见纺丝问题及解决方法

 

1. PEO材料的性质

聚氧化乙烯(PEO)又称聚环氧乙烷,为白色水溶性的热塑性材料,是一种结晶性、热塑性的水溶性聚合物。具有高度有序结构,呈结晶态,熔点65±2℃,能完全溶于水,可溶于部分有机溶剂,溶液粘度高。其工业产品的分子量可以在很大的范围内变动。

图1分子结构图

(1)药物的水溶性外壳:由于PEO具有可水溶、生物无毒等特点,将PEO通过特定的工艺制成纤维膜,并覆盖于药丸的外层,可制成可控缓释药物,其可控制药丸成分在体内的扩散速度,增加药丸药效的作用时间。

图2 药物聚合物混合纺丝制备缓释药物图

(2)功能性敷料:由于PEO具有良好的水溶、生物无毒性质,可添加特定的药物功能材料,通过特定的技术加工成为高孔隙率、可完全吸收的功能性敷料。

图3 医用敷料

 

(3)固体清洁剂:由于PEO具有良好的泡沫性能、易被水溶解,能使皮肤产生柔软、光滑的感觉。将PEO加工成为固体薄膜的形式,仅需喷涂少量水,即可完成固态到液态的转化,消除了液态清洁剂携带不便、存储麻烦的缺点。

图4 固体清洁剂应用

(4)卫生巾、婴儿尿布: 将PEO经交联处理后制成的吸水树或纤维膜,可用于妇女卫生巾和婴儿尿布。

图5 卫生巾应用

(5)速溶面膜: 由于PEO具有完全的水溶性、优异的溶液流变性等,这些特征特点使PEO可混合特定的精华液后制成纳米纤维干性速溶面膜。同时溶剂为水性溶剂,生产过程绿色安全。

图6 纳米速溶面膜应用

 

3. 静电纺PEO流程

3.1 主要材料和仪器

(1)纺丝材料:PEO粉末,分子量20万-60万;去离子水(或DMF)溶剂,分析纯。

(2)实验仪器:50mL锥形瓶、磁力搅拌器、水浴锅、、电子天平、E05静电纺丝机/MF04-002量产设备、粘度计、电导率测试仪。

3.2纺丝液配制

使用电子天平称取一定质量溶剂去离子水于锥形瓶中,加入磁力搅拌子,置于水浴锅中搅拌;再称取一定质量的PEO,缓慢加入搅拌的锥形瓶中;盖紧瓶盖,防止水汽蒸发出锥形瓶;设置水浴温度为60℃,连续搅拌溶解4h,至溶液无明显团聚物,即可得到一定质量浓度的PEO纺丝液。

常见PEO纺丝液质量浓度为2% -12%不等;溶剂体系为水,苯,DMF,脂肪族烃类,乙醚。

 

3.3纺丝过程及参数

将上述PEO纺丝液抽到20mL注射器中,注射器固定到纺丝机注射泵上,装上20G (1/2 英寸,平口)不锈钢针头,针头接高压电源正极,接收辊筒接高压电源负极,辊筒上贴上接收基材;设置注射泵规格为20mL,供液速度1~5mL/h(取决于采取何种静电纺丝工艺),辊筒转速300转/min,滑台行程20cm,纺丝电压正20kV,负5kV,温度35℃,湿度40%,定时120min,最后关闭设备门,开启排风。

常用静电纺接收基材:铝箔纸、离型纸、无纺布、筛网布等。

 

4. 常见纺丝问题及解决方案

(1)溶液有大量块状物:一般由于配制过程中,搅拌桨或磁力搅拌子未能及时将团聚的粉体打散导致。因此,在PEO粉体添加时,在溶剂搅拌的同时逐步添加PEO粉体,可避免PEO粉体团聚问题。

(2)PEO纺丝液表面有一层水:一般由于溶液长期静置后,水分易从混合体系中析出。因此,避免溶液长期静置不用,同时使用前重新搅拌均匀即可。

(3)膜面明显液点或者液痕:液点成因一般是纺丝液中PEO浓度过低,导致射流呈喷雾状。液痕成因一般是由于纺丝液中PEO浓度过高,导致溶液粘度的提升,在当前挥发环境及牵伸力下,射流无法完成劈裂并完全固化成纤维。

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