以靜電紡絲製備聚苯噁唑-聚乳酸分子複合材料

本研究主要目的在利用靜電紡絲之方式，將poly(p-phenylene benzo-bisoxazole) (PBO)與poly(L-lactic acid) (PLLA)製備成分子複合薄膜。先將PBO及PLLA分別以TFA/MSA (volume rate: 1/1)和DCM溶劑，配製成0.8 w/v %和10 w/v %成膜原液，經單一針筒混合式靜電紡絲、雙針筒模頭混合式靜電紡絲之方式與乾式成膜製備成PBO-PLLA薄膜，水洗12小時去除溶劑後乾燥，並利用熱重分析儀 (TGA)觀察薄膜熱穩定性和燒結殘餘量，接續以溫度調幅式微差掃瞄熱卡儀 (TMDSC)、X光繞射儀 (XRD)、掃描式電子顯微鏡 (SEM)及正弦波震盪黏度儀，分析薄膜之玻璃轉移溫度 (Tg)、結晶度 (weight fractional crystallinities, Xc, %)、結晶結構、表面形態以及黏度差異。結果顯示，以單一針筒混合式靜電紡絲製備薄膜，其熱裂解溫度在358 ℃，隨著PBO固含量從0 %~10 %，薄膜的燒結後殘餘量由1.0 wt %升高至5.6 wt %，Tg則介於52.2~56.0 ℃，Xc介於41.32~56.10 %，結晶形態不明顯，表面纖維直徑由4.89±0.76 ?慆下降至0.54±0.15 ?慆，而以利用雙針筒模頭混合式靜電紡絲PBO-PLLA薄膜，熱裂解溫度為358 ℃，PBO固體含量從0 %~10 %，薄膜燒結後殘餘量由1.21 wt %提升至10.78 wt %，Tg則介於 52.5 ℃至57.4 ℃，Xc介於45.14 % ~49.97 % 之間，其結晶強度於471上升至1745，表面纖維直徑由1.02±0.28 ?慆下降至0.58±0.30 ?慆，薄膜於溶解後進行黏度分析，其值為0.62、0.39、0.37、0.40、0.30及0.30 cP，另外，乾式成膜燒結後殘餘量由1.04 wt %增加至11.87 wt %，Tg則介於53.30 ℃至55.95 ℃之間，Xc從39 %上升至54 %，亦結晶形態在2??=17.15˚產生結晶，結晶強度622提高至1715，薄膜經溶劑溶解後其黏度為0.75、0.45、0.46、0.45、0.45及0.38。以單一針筒混合式靜電紡絲製備薄膜，其添加PBO固體含量對於纖維殘留量，Tg、Xc及結晶強度無較明顯之影響，纖維直徑則逐漸變小，而雙針筒模頭混合式靜電紡絲薄膜卻因電紡過程中PBO溶劑未及時揮發，而將PLLA裂解，導致薄膜Tg略為下降，Xc無明顯之提升，分子量則下降，導致纖維直徑則逐漸變小。乾式成膜之方式其混合時間較短並馬上水洗，減少酸性溶劑的影響，因此對Tg而言有提高之幫助，於Xc則逐漸上升。由本研究可得知利用單一針筒混合式靜電紡絲及雙針筒混合式靜電紡絲製備PBO-PLLA纖維薄膜，其具有良好熱穩定性及較低結晶度之薄膜。