4-乙烯基吡啶-苯乙烯共聚物孔洞纖維的製備以及其在空氣懸浮微粒吸附之應用

Abstract

在靜電紡絲的過程中引入相分離法產生多孔纖維，可以進一步提升其比表面積並增加應用性。然而，受限於溶劑的選擇，高極性的高分子只能紡出緻密的中型孔洞而無法形成巨孔纖維，不過仍有許多應用需要用到高極性材料製成的巨孔纖維，例如空氣懸浮微粒的吸附。為了同時提升極性並產生巨孔纖維，本研究使用包含高、低極性單元的4-乙烯基吡啶-苯乙烯共聚物 (S4VP) 作為材料，並以氯苯 (CB) 與二甲基亞碸 (DMSO) 混和為共溶劑探討其可電紡性與形貌變化。我們發現改變CB/DMSO的比例會使相分離由不同機制主導，包括呼吸圖法 (breath figure)、非溶劑誘導與水蒸氣誘導相分離法，並產生豐富的形貌，例如內外相連的巨孔 (macroporous)、緻密中型孔洞 (mesoporous) 與中空纖維等。為了再提高極性，我們將P4VP混摻到S4VP/CB/DMSO中，不過孔洞形貌也會因此被改變，並且在P4VP量少的時候可以適度增加孔洞尺寸；P4VP較多則會使孔洞合併變成巨大的溝槽或樹洞狀。最後，我們將S4VP/P4VP混摻的巨孔纖維應用於空氣懸浮微粒的吸附。纖維因為同時達到高極性以及巨孔的條件，相較於其他低極性與表面平滑的纖維，吸附速率與三小時內的吸附量有顯著的上升。