DOI: 10.3390/polym13162776

尽管有几项研究报告称，在聚乳酸（PLA）中添加竹炭（BC）可增强PLA的性能，但迄今为止，还没有关于静电纺丝制备超细BC/聚（L-丙交酯）（PLLA）网的研究报告。在此，研究者通过一种新型激光静电纺丝方法，使用PLLA和BC/PLLA原纤维制备了PLLA和BC/PLLA的超细纤维网。超细PLLA和BC/PLLA纤维的平均直径约为1μm，变异系数为13-23％和20-46％。广角X射线衍射（WAXD）分析显示，在原纤维中检测到高度取向的晶体。然而，PLLA和BC/PLLA网的WAXD图谱显示PLLA呈无定形结构。偏光显微镜图像显示，纤维网由直径均匀、双折射变化较大的超细纤维组成。温度调制差示扫描量热法测量表明，与未加工的纤维相比，该纤维中的晶体有序度较低，并且纤维中的分子具有较高的迁移率。面积密度为2.6mg/cm2的BC/PLLA网的透射率表明添加BC可提高纤维的紫外线屏蔽效率。

图1.（a）激光静电纺丝（LES）示意图，（b）当收集器处于静止状态下，带有网的LES收集器部分的图像，（c）LES设备喷嘴部分的图像，以及显示典型纺纱行为的放大照片。

图2.激光功率为6-26W时喷嘴附近（a）聚（L-丙交酯）（PLLA）和（b）竹炭（BC）/PLLA纤维的细化图像。（c）放大图像显示了在10W（单射流）和12W（多射流）激光功率下纺制的PLLA。

图3.（a）PLLA和（b）BC/PLLA网中纤维直径的变化曲线，（c）PLLA和（d）BC/PLLA网中纤维的运行速度，以及在6-26W激光功率下（e）PLLA和（f）BC/PLLA网中纤维的应变率曲线。

图4.（a）PLLA和（b）BC/PLLA纤维的停留时间，以及在6-26W激光功率下（c）PLLA和（d）BC/PLLA纤维在喷嘴附近的总停留时间。

图5.LES期间喷嘴附近PLLA纤维的红外图像，激光功率为（a）10和（b）16W。

图6.（a）原始PLLA和BC/PLLA纤维以及（b）电纺PLLA（14W）和BC/PLLA（16W）网的图像，（c）BC、（d）原始PLLA纤维和（e）原始BC/PLLA纤维的扫描电子显微镜（SEM）图像。

图7.直径分布：以6-26W的激光功率制备的电纺丝网中的（a）PLLA和（b）BC/PLLA纤维。

图8.（a）电纺PLLA和BC/PLLA网平均纤维直径和（b）变异系数（CV）随激光功率的变化。

图9.（a）原始PLLA纤维、（b）电纺PLLA网（14W）和（c）电纺BC/PLLA网（16W）在交叉偏振条件下的图像；使用无光学延迟的Bereck补偿器在交叉偏振条件下获得（d）原始PLLA纤维、（e）电纺PLLA网（14W）和（f）电纺BC/PLLA网（16W）的图像；使用具有光学延迟的Bereck补偿器在交叉偏振条件下获得（g）原始PLLA纤维、（h）电纺PLLA网（14W）和（i）电纺BC/PLLA网（16W）的图像。

图10.原始PLLA纤维、电纺PLLA（14W）网和电纺BC/PLLA（16W）网的纤维直径与双折射之间的相关性。

图11.BC、原始PLLA和BC/PLLA纤维以及电纺PLLA（14W）和BC/PLLA（16W）网的X射线衍射图。

图12.（a）PLLA和（b）BC/PLLA薄膜在0和90°方位角下的广角X射线衍射（WAXD）图谱和二维图案。

图13.原始（a）PLLA和（b）BC/PLLA纤维在0和90°方位角下的WAXD图谱。

图14.通过温度调制差示扫描量热法（TMDSC）测定（a）原始PLLA和BC/PLLA纤维以及电纺PLLA（14W）和BC/PLLA（16W）网的总热流曲线，（b）反向热流曲线，和（c）非反向热流曲线。

图15.根据总热流曲线计算出原始PLLA和BC/PLLA纤维以及电纺PLLA（14W）和BC/PLLA（16W）网的结晶度。

图16.PLLA和BC/PLLA薄膜以及电纺PLLA（14W）和BC/PLLA（16W）网的紫外-可见透射光谱。