共混PVDF/PAN纳米纤维隔膜材料制备与研究

为了提高隔膜材料的孔隙率,优异热稳定性等,以热学性能良好的聚丙烯腈(PAN)和机械性能良好的聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,制备出3D空间结构的PVDF/PAN共混纳米纤维膜材料。为了得到融合性较好的两种聚合物共混纺丝,研究了不同共混比例(3∶7,5∶5,7∶3)的PVDF/PAN纳米纤维膜的结构形貌和性能。结果表明:制得的共混纳米纤维膜孔隙率达到68.9%~72.0%;其次随着PVDF比例的增加,力学性能有所提高,纵向应力可达11.81 MPa,并且在130℃时能保持良好的稳定性,这对未来生产更安全、稳定且高效的隔膜具有重要意义。     

静电纺制备PVDF纳米纤维膜的应用

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种新型高分子材料,通过静电纺丝法制备的PVDF纳米纤维膜具有压电系数高、生物相容性好、质轻柔软等优点,近年来在各领域得到广泛应用。为了充分认识PVDF纤维膜,简要对比了溶液流延法、静电纺丝法制作PVDF纤维膜的优缺点,详细介绍了溶液静电纺丝法制备聚偏氟乙烯纳米纤维膜的工艺过程。重点分析了当前PVDF纳米纤维膜在压电传感器、生物医学、过滤材料、电池隔膜等领域的应用现状。探索了在生产和应用领域上存在的问题,并提出了PVDF纳米纤维膜的发展前景。     

锂离子电池用纳米纤维隔膜的开发和研究

为解决现有隔膜材料孔隙率较低、耐热性差等缺点,以耐热性较好的聚丙烯腈(PAN)为原料,制备出具有较高孔隙率和热稳定性的PAN纳米纤维隔膜。研制中采用静电纺多针头和滚筒接收方法,有效地提高了生产效率及产品质量均匀性。并探究了PAN纤维膜的结构形态、力学性能、孔隙率和热稳定性,以及组装后锂离子电池的充放电性能、循环性能和交流阻抗(EIS)性能。结果表明,静电纺PAN纳米纤维膜具有良好的热稳定性、较高的孔隙率和电化学性能等优势。     

新型锂电池隔膜材料研究进展

锂电池在电子储能领域的应用越来越广泛,市场需求量越来越大。隔膜作为锂电池的核心部件,其性能直接关系到锂电池的电化学性能和安全性。本文介绍了间位芳纶（PMIA）、纤维素、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚酰亚胺（PI）、聚丙烯腈（PAN）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基新型隔膜的制备方法,总结了以这些隔膜材料为基础改性的复合隔膜的研究成果,探讨了各类新型隔膜的优缺点。最后,提出了锂电池隔膜面临的挑战及解决方法,并对锂电池隔膜未来的发展方向进行了展望。     

氧化石墨烯/聚偏二氟乙烯复合纤维过滤膜的制备及其过滤性能

为得到高过滤效率、低过滤阻力的空气过滤材料,将氧化石墨烯掺入以聚偏二氟乙烯(PVDF)为基体,N,N-二甲基甲酰胺与丙酮为混合溶剂的纺丝液中,利用静电纺丝技术制备高性能氧化石墨烯/PVDF复合纤维过滤膜。研究不同聚偏二氟乙烯质量分数、氧化石墨烯质量分数、静电纺丝电压、接收距离等参数对复合纳米纤维过滤膜外观形态、过滤效率、过滤阻力的影响。结果表明:聚偏二氟乙烯质量分数为16%,氧化石墨烯质量分数为1.0%,静电纺丝电压为29.0 kV,接收距离为16 cm时,制备的复合纤维过滤膜形貌较好,纤维连续且均匀,过滤效率为99.99%,过滤阻力为11.53 Pa/μm,具有良好的过滤性能。     

锂离子电池PVDF纳米隔膜材料的制备工艺研究

锂离子电池隔膜的性能会影响电池的性能发挥,为了研发高效锂离子电池,应用静电纺技术制作可用于锂离子电池的聚偏氟乙烯纳米隔膜,通过对聚偏氟乙烯(PVDF)的静电纺工艺进行差异化设置,得到隔膜的最佳纺丝工艺参数。     

GO掺杂PVDF纳米纤维的制备及应用

静电纺纳米纤维具有比表面积大、纤维直径细、孔隙率高等优点,广泛应用于空气过滤、防水透湿等领域。采用静电纺丝技术,通过在聚偏氟乙烯(PVDF)中掺杂不同质量分数的氧化石墨烯(GO)来制备PVDF/GO复合纳米纤维,并利用扫描电镜对复合纳米纤维膜的形貌结构进行表征测试。结果显示:当纺丝电压为15 kV时, PVDF纳米纤维形貌较为规整,纤维粗细分布均匀,平均直径为537.61 nm;在PVDF机制中掺杂0.2%GO时,出现了较多的超细纳米纤维,粗细纤维分布较为明显;当纳米纤维膜具有一定厚度时,显示了较好的过滤效率,其过滤效率和过滤阻力分别为99.84%和44.38 Pa。由此可见,所制备的GO掺杂PVDF纳米纤维在空气过滤领域有较大的应用前景。     

聚偏氟乙烯/铌酸锂复合驻极纳米纤维膜的制备及其空气过滤性能

通过水热法制备出铌酸锂(LiNbO_3,简称LN)纳米粒子,并将其作为驻极粒子加入到聚偏氟乙烯(PVDF)纺丝溶液中,通过静电纺丝工艺制成聚偏氟乙烯/铌酸锂(PVDF/LN)复合纳米纤维。通过过滤性能测试发现,与纯PVDF纳米纤维相比,LN纳米粒子的存在极大地提高了复合纳米纤维膜的过滤效率,质量分数为1%的PVDF/LN纤维膜过滤效率最佳可达99.98%,阻力压降为84.28 Pa。     

静电纺丝制备氧化石墨烯复合纳米纤维的研究进展

氧化石墨烯（GO）可视为一种非传统形态的软性材料,具有聚合物、胶体、薄膜,以及两性分子的特性。文中综述了近年来国内外通过静电纺丝技术制备氧化石墨烯复合纳米纤维的研究现状,主要介绍了氧化石墨烯-聚丙烯腈（GO/PAN）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚乳酸（GO/PLA）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚偏氟乙烯（GO/PVDF）复合纳米纤维、氧化石墨烯-丝素蛋白-聚乳酸羧基乙酸（GO/SF/PLGA）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚氨酯（GO/PU）复合纳米纤维、氧化石墨烯-纳米氧化锌-蚕丝丝胶（GO/nZnO/SS）复合纳米纤维的研究进展,以及它们在医药领域、过滤材料、水资源处理、压电材料、生物工程等领域的应用。     

疏水纳米纤维织物的仿生制备及性能表征

将静电纺丝技术和编织技术结合,分别制备了纯聚偏氟乙烯(PVDF)和聚偏氟乙烯/聚乙二醇(PVDF/PEG)两种纳米纤维织物。通过水解去除PEG,仿生构造了类似荷叶表面结构的多级超微粗糙纳米纤维表面。讨论了不同PEG含量对纤维表面粗糙度的影响,研究了其力学性能和浸润性能。结果显示:水洗之后的PVDF/PEG复合纳米纤维表面呈现凹凸不平的形貌;当PEG含量为10%时,纤维表面结构类似于荷叶表面的"小山包",纤维直径约在300~400 nm;PVDF/PEG纳米纤维织物的应力较纯PVDF纳米纤维织物有所增加,而应变降低,分别为92.12 MPa和17.53%;两种织物均具有较好的疏水性,其中PEG含量为10%的PVDF/PEG纳米纤维织物显示出超疏水性,接触角为155.71°。     

Preparation and characterization of polyvinylidene fluoride/polysulfone-amide composite nanofiber mats

The polyvinylidene fluoride/polysulfone-amide (PVDF/PSA) composite nanofiber mats were prepared via electrospinning method and characterized systematically by means of scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FTIR), X-Ray diffraction (XRD) and Thermogravimetric analyzer (TGA). In this study, five PVDF/PSA composite spinning solutions with the setting of different mass ratio were mixed by using mechanical agitation method. The mechanical property, wettability and the air permeability of the PVDF/PSA composite nanofiber mats were also measured and discussed. The results show that the addition of PSA has tuned the composite nanofiber mats from hydrophobic to hydrophilic. It is also found that the mechanical property, thermal stability could be improved with the increasing percentage of PVDF component. The PVDF/PSA composite nanofiber mats with the mass ratio of 5/5 gives the best air permeability. In this work, the newly developed composite nanofiber mats have the potential applications in the development of filtration membranes, protective materials, lithium battery diaphragms, etc.     

氧化石墨烯量子点/聚丙烯腈纳米纤维复合质子交换膜的制备及其性能

为提高全氟磺酸(Nafion)膜的质子传导率和尺寸稳定性,利用静电纺丝技术制备了氧化石墨烯量子点(GOQDs)/聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,并通过Nafion溶液浸渍法制备了纳米纤维复合质子交换膜。借助扫描电子显微镜、共聚焦显微镜、热重分析仪和X射线衍射仪等对纳米纤维及复合膜的结构和性能进行表征。结果表明:GOQDs在PAN纳米纤维中均匀分布,GOQDs的加入减小了纳米纤维的直径;纳米纤维形成三维网络结构,对复合膜起到了骨架支撑作用,提高了复合膜的尺寸稳定性,同时提高了复合膜的热稳定性和吸水性;GOQDs质量分数的增加提高了复合膜的质子传导率,80 ℃时复合膜的质子传导率最高可达0.182 S/cm。     

Preparation of Electrospun PVDF Nanofiber Composite Filter Medium and Its Application in Air Filtration

Nanofibrous media with both high particle interception efficiency and robust air permeability has broad technological applications in areas including individual protection, industrial security, and environmental governance. However, producing such filtration media has proven to be extremely challenging. Here we reported an approach to preparing and fabricating a polyvinylidene fluoride (PVDF) nanofiber composite filter medium composed of 2D PVDF nanofiber nets and a stable substrate via one-step electrospinning for effective air filtration. PVDF nanofibers are obtained by adjusting the electrospinning process. With the combined properties of ultrasmall diameter, high porosity, and a bonded scaffold, the resulting PVDF nanofiber composite filter medium exhibits a robust high filtration efficiency of 99.901% (equivalent to an F9 rating) for 0.4 m particles and a long service life (a large dust holding capacity of 36 g/m2) for ultrafine airborne particles based on the sieving principle and surface filtration behavior. The successful synthesis of PVDF nanofibers medium would not only make it a promising candidate for air filtration, but also provide new insights into the design and development of composite nanofiber structures for various applications.     

聚丙烯腈/羧基丁苯乳胶复合纳米纤维膜的制备及其性能

为提高静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜的力学性能,将羧基丁苯乳胶(SBR)与PAN纳米纤维膜通过溶液浸泡进行复合,制备了一系列PAN/SBR复合纳米纤维膜,研究了SBR质量分数对PAN纳米纤维膜表面形貌、化学结构、润湿性能、热性能和力学性能的影响。结果表明:SBR以物理粘结的形式与PAN纳米纤维膜复合在一起,随着SBR质量分数的增加,其在PAN纤维表面分布逐渐变得不均匀;SBR的加入对PAN纳米纤维膜的热稳定性没有影响,但会使纤维膜的水接触角增大,亲水性变差;加入少量的SBR(小于等于15.6%)会使PAN纳米纤维膜的断裂强度、断裂伸长、初始模量、断裂能和耐穿刺力增大,当SBR质量分数为PAN纳米纤维膜的8.5%时,复合纳米纤维膜的断裂能提高约4倍,显著改善了PAN纳米纤维膜的力学性能。     

碳纳米管/聚偏氟乙烯纳米纤维膜的制备及其压电性能

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)的压电性能,采用静电纺丝法将碳纳米管(CNTs)引入到PVDF纳米纤维膜中制备CNTs/PVDF纳米纤维膜,并组装成三明治结构的柔性压电传感器,探究CNTs质量分数对CNTs/PVDF纳米纤维膜压电性能的影响。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、万能试验机以及数字示波器对纳米纤维的形貌、结构、力学性能及压电性能进行表征。结果表明:CNTs/PVDF纳米纤维膜具有良好的力学特性,CNTs的添加有利于晶体结构中β晶型的形成;当CNTs质量分数为5%时,CNTs/PVDF纳米纤维的晶体结构中β晶型含量最多,压电性能最强,此时柔性传感器的输出电压达到最大值7.5 V。     

载药聚偏氟乙烯伤口敷料的制备及其性能

为获得轻薄柔软的伤口敷料,并使其具备优异的压电和抗菌性能,以聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,掺杂不同质量分数的盐酸恩诺沙星(Enro),采用静电纺丝技术制备载药PVDF复合纳米纤维膜。分析了复合纳米纤维膜的形貌、化学结构对其压电性能、药物缓释和抗菌性能的影响。结果表明:PVDF质量分数为8%时,纤维平均直径为(753±128) nm,纤维网成膜良好,复合纳米纤维膜直径随着Enro质量分数的增加呈先增大后减小趋势;纺丝过程中PVDF由α晶型转变为β晶型,使纤维膜具备了压电性能,可产生9 mV的输出电压;当 Enro质量分数为15%时,纤维膜释药速度平稳、持续时间长且具备优异的抗菌性能,适合用作伤口敷料。     

取向增强复合锂离子电池隔膜的制备及其性能

为获得纵向拉伸性能优异的静电纺丝锂离子电池隔膜,首先在不同转速条件下制备聚丙烯腈（PAN）纤维膜,分析得出在700 r/min 时,PAN 纤维排列取向性最好。然后将在700 r/min 条件下制备得到的PAN 增强层纤维膜作为中间层,结合上下2 层杂乱分布的聚酯（PET）纤维膜形成取向增强复合隔膜,在低速（100 r/min）条件下制备了PET/PAN/PET 各向同性纤维膜作为对比膜。表征了2 种隔膜的物理力学性能及电化学性能。结果表明：取向增强复合隔膜的吸液率为371%,热收缩率为4.1%,室温下离子电导率为0.553 ms/cm,电化学稳定窗口为5.27 V;由其制备的电池首次放电比容量为138.0 mA?h/g;纵向拉伸断裂强度为9.2 KPa,比对比膜提高了130%,该取向增强复合隔膜机械强度显著提高,综合性能优于PET/PAN/PET 各向同性纤维膜。     

聚偏氟乙烯光致热纳米纤维膜的制备及其性能

为解决减压膜蒸馏过程中温度极化现象造成膜渗透通量下降的问题,以聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜聚合物,引入具有红外致热效应的功能性纳米掺锑二氧化锡(ATO),采用静电纺丝技术制备了PVDF/ATO纳米纤维膜,并对其进行热压处理优化纤维结构和孔径,然后探讨ATO质量分数、热压温度对纤维膜结构和性能的影响,并测试了红外辐照下纤维膜的致热效果和膜蒸馏性能。结果表明:PVDF/ATO纳米纤维膜经170 ℃热压处理后,具有更优异的综合性能;当ATO质量分数为3%时,PVDF/ATO纳米纤维膜经120 s红外辐照后,表面温度升高了40 ℃以上,其膜蒸馏渗透通量相对于原膜从12 L/(m ²·h)提高到22 L/(m ²·h),并且在5 h运行时间内,截盐率保持在99%以上。     

超支化季铵盐诱导制备树枝状纳米纤维膜及其性能

为开发具有高效过滤性能的膜材料,以超支化季铵盐(HBP-HTC)为枝化促进剂,利用静电纺丝技术一步法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)树枝状纳米纤维膜,探讨了纺丝工艺对纤维膜成形结构的影响,分析了树枝状纳米纤维膜的力学性能及其空气过滤性能。结果表明:由于HBP-HTC表面丰富的季铵基团具有对电荷的稳定富集作用,可获得比用小分子季铵盐制成膜更多的树枝状纳米纤维结构,当PVDF质量分数为12%,季铵基团添加量为 0.10 mol/L, 纺丝电压为25 kV时,制得的纤维膜树枝状覆盖率高达78.32%,且具有较好的力学性能;所制备的纳米纤维膜厚度为40 μm时,其过滤效率高达99.995%,而压降为122.4 Pa。