ПОЛУЧЕНИЕ НАНОВОЛОКОН «ЯДРО-ОБОЛОЧКА» КОАКСИАЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОФОРМОВАНИЕМ И ЕГО СТРУКТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Creators: name: Атаханов А.А
name: Ашуров Н.Ш
name: Гуломжонов Х.А
name: Югай С.М
name: Шахабутдинов С.Ш
name: Тураев Ж.И
name: Рашидова С.Ш
Publisher: name: Zenodo
Year: 2025

description: Нановолокна ацетат целлюлозы (АЦ) имеют ряд уникальных характеристик, таких как биоразлагаемость, термическая стабильность и высокая химическая стойкость, но при этом имеют низкую механическую прочность и недостаточную микроструктуру из-за слабого связывания волокон [1-2]. Для улучшения механических свойств и структуры нановолокон АЦ одним из эффективных методов является добавление полимера с высокими механическими характеристиками в матрицу нановолокон АЦ, который позволяет создать композитные нановолокна с улучшенными физико-механическими показателями. Нановолокна полиакрилонитрила (ПАН) обладают множеством свойств, таких как высокая термическая стабильность, устойчивость к внешним воздействиям и высокая механическая прочность [3]. В связи с этим, многие исследователи стремятся синтезировать нановолокна ПАН/АЦ для объединения преимуществ обоих полимеров.


Целью данной работы являлось получение нановолокон на основе ПАН/ДАЦ с использованием метода коаксиального электроформования, которое позволяет создавать нановолокна с узким распределением диаметра и производить многослойные нановолокна с разными компонентами в отдельных слоях. Это дает возможность контролировать состав, структуру и функциональные свойства волокон, что полезно для создания специальных материалов с заданными свойствами.


В ИК-спектрах нановолокон на основе ПАН и ДАЦ наблюдается все характерные полосы указанных полимеров. Спектр нановолокон «ядро-оболочка» на основе ПАН/ДАЦ, полученные коаксиальным электроформованием можно рассматривать как спектр получившийся сложением двух спектров исходных полимеров. Но при этом имеются некоторые отличия. При получении нановолокон «ядро-оболочка» на основе ПАН/ДАЦ в ИК спектрах наблюдается сдвиг полос поглощения соответствующих валентным колебаниям С=О карбонильных групп при 1752 см-1 в сторону меньших волновых чисел 1740 см-1. Это может быть связано с физическими взаимодействиями в нановолокнах ПАН/ДАЦ. Как известно, различия в электроотрицательности функциональных групп вызывают индуктивный эффект, который приводит к изменению положения полос поглощения этих групп. 





            а                                                  б


Рис. 1. СЭМ снимки нановолокон ПАН/ДАЦ «ядро-оболочка», полученные коаксиальным электроформованием при различных увеличениях: а) 5000 крат; б) 17000 крат.


Исследование морфологии нановолокон с помощью метода сканирующей электронной микроскопии показало, что эти образцы представляют собой тонкие и длинные волоконца с диаметром от 80 до 200 нм (рис.1.). В наблюдаемых образцах нановолокна имеют, как идеально ровные участки, так и неравномерности вдоль всей длины.


Таким образом, получены нановолокна «ядро-оболочка» на основе ПАН/ДАЦ коаксиальным электроформованием. Выявлено, что между нановолокнами на основе ПАН и ДАЦ происходит физическое взаимодействие при формовании нановолокон. Показано что, нановолокна «ядро-оболочка» на основе ПАН/ДАЦ имеют диаметр от 80 до 200 нм.


Литература


1. Khalf A.; Singarapu K.; Madihally S.V. Cellulose Acetate Core–Shell Structured Electrospun Fiber: Fabrication and Characterization // Cellulose 2015, 22, pp. 1389–1400.


2. Wang D., Yue Y., Wang Q., Cheng W., Han G. Preparation of Cellulose Acetate-Polyacrylonitrile Composite Nanofibers by Multi-Fluid Mixing Electrospinning Method: Morphology, Wettability, and Mechanical Properties // Appl. Surf. Sci. 2020, 510, 145462.


3. Karki H.P., Kafle L., Ojha D.P., Song J.H., Kim H.J. Cellulose/polyacrylonitrile electrospun composite fiber for effective separation of the surfactant-free oil-in-water mixture under a versatile condition // Sep. Purif. Technol. 2019, 210, pp. 913–919.