偕胺肟化聚丙烯腈纳米纤维膜的制备与油水乳液分离性能

为探究膜材料对纤维膜亲水性的影响机制，首先以聚丙烯腈(PAN)为原料制备偕胺肟(PAO),之后通过静电纺丝法制备PAO纳米纤维膜，并对其表面形貌、纤维直径、平均孔径、表面粗糙度、表面润湿性、力学性能、纤维膜官能团组成和油水乳液分离性能进行测试与分析。结果表明：静电纺丝技术可成功制备PAO纳米纤维膜，该纤维膜表面亲水性、油水乳液分离性能与未经偕胺肟化处理的PAN纤维膜相比有明显提升，当静电纺丝PAO质量分数为10%时，制备的PAO纳米纤维膜表现出优异的表面润湿性能和油水乳液分离性能，其初始水接触角为15.6°,水下油接触角为157°,对硅油乳液的分离通量为1 362.9 L/(m²·h),截留率为99.1%。     

FePc/TiO2负载纳米纤维膜制备及光催化性能

使用静电纺丝技术制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维,通过对其化学改性引入偕胺肟基团,然后借助配位作用同时负载酞菁铁(FePc)和二氧化钛(TiO₂)制备了光催化剂,在对其形态结构和光吸收特性进行表征的基础上,考察其在有机染料氧化降解中的光催化性能。结果表明,FePc和TiO₂能够有效负载于改性PAN纳米纤维表面,并使其形貌发生明显变化。FePc能够作为光敏剂拓宽TiO₂催化剂的光谱响应范围,使其在可见光区显示出较强吸收,从而能够在可见光辐射下对染料的氧化降解反应显示出较高的光催化活性。此外,当改性PAN纳米纤维增重率为30.4%时,制备的光催化剂显示出最佳活性,而且其催化活性与可见光强度呈正相关性。     

静电纺双疏型聚丙烯腈基纳米纤维膜制备及其性能

为制备耐磨性能良好的双疏型纤维膜并将其应用于油/水、油/油分离领域,以静电纺丝方法制备的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维为基材,采用多巴胺(DA)与十三氟辛基三乙氧基硅烷(G617)对纤维膜进行改性制得双疏型PAN纤维膜。借助扫描电子显微镜、接触角测量仪、X 射线光电子能谱仪等手段探讨纺丝条件、DA与G617用量等对改性前后PAN纤维膜表面形貌以及疏水疏油性能的影响。结果表明:纺丝液中PAN质量分数为13.8%、纺丝电压为18 kV时,纤维形貌最佳;改性后PAN纤维膜的乙二醇接触角可达135.1°,甲苯接触角为0°,水接触角可达141.9°,色拉油接触角可达131.2°;摩擦20次后PAN纤维膜的水、色拉油接触角均大于125°,可顺利实现水/甲苯、甲苯/乙二醇以及甲苯/水乳液的分离。     

纳米SiO2对玄武岩纤维的表面改性

为提升玄武岩纤维与基体的界面相容性,采用偶联剂KH550改性后的纳米SiO₂对玄武岩纤维表面进行粗糙化改性处理。分析了改性前后玄武岩纤维的表面形貌和化学结构,研究了纳米SiO₂质量分数对玄武岩纤维力学性能、摩擦因数、吸湿性能的影响。结果表明:经纳米SiO₂改性后,玄武岩纤维表面的粗糙度和比表面积增大,摩擦性能和吸湿性能显著增加,在纳米SiO₂质量分数为5%时,玄武岩纤维摩擦因数由0.255提升至0.280,透湿率也提高至0.65%;与未改性的玄武岩纤维相比,改性后的玄武岩纤维表面出现了C—H键,且Si—O—Si键对应的振动峰强度变强,提高了纤维表面的极性;改性后玄武岩纤维的拉伸力学性能有一定提高,随着纳米SiO₂质量分数的增加,玄武岩纤维的力学性能先上升后下降,当纳米SiO₂质量分数为3% 时,其拉伸断裂强度最高可达40 cN/tex。     

改性PAN纤维负载hemin催化剂的制备及应用

分别使用盐酸羟胺及其与水合肼的混合物对聚丙烯腈(PAN)纤维进行改性,得到偕胺肟改性PAN纤维(AO-PAN)和含有偕胺肟、氨基腙两种基团的混合改性PAN纤维(M-PAN)。然后分别将其与氯化血红素(hemin)进行反应制备了仿生催化剂hemin-AO-PAN、hemin-M-PAN,并应用于染料的氧化降解反应中,探讨了改性PAN纤维的增重率对hemin负载量及脱色率的影响,分析了纤维形态结构的变化及催化条件对催化剂降解染料的影响。结果表明,引入氨基腙基团会降低AO-PAN负载hemin的能力,但会明显改善其负载hemin后纤维的表面形貌和机械性能;hemin-AO-PAN、hemin-M-PAN都能够通过活化H2O2氧化降解罗丹明B染料,且相似条件下hemin-M-PAN比hemin-AO-PAN具有更高的催化活性,而且还具有较强的活化H2O2的能力以及较宽的p H适用范围。     

聚氨酯/二氧化硅复合超细纤维膜的制备及其防水透湿性能

为制备具有防水透湿性能的超细纤维膜,在聚氨酯(PU)纺丝液中添加疏水二氧化硅(SiO₂)颗粒,制备PU/SiO₂复合超细纤维膜。通过软件模拟分析了纺丝液浓度和纤维膜厚度对纤维膜孔径的影响,根据静态水接触角、静水压、透气率和透湿率分析了复合超细纤维膜的防水透湿性能,并讨论了不同质量分数SiO₂对PU/SiO₂复合超细纤维膜防水透湿性能的影响。结果表明:复合纤维膜的孔径随着纺丝液浓度的增加而增加,随着纤维膜厚度的增加而减少;当SiO₂质量分数为9%、PU质量分数为18%时,PU/SiO₂复合纤维膜的静态水接触角达到131°,静水压为6.4 kPa,透气率为33.4 mm/s,透湿率为8.065 kg/(m²·d);该条件下复合纤维膜断裂应力为4.16 MPa,断裂伸长率为184%,与纯PU膜相比具有较好的尺寸稳定性。     

改性聚丙烯腈纤维负载MoSx/TiO2光催化材料制备及其降解染料性能

为提升MoS_x/TiO₂异质结的光催化性能,使用偕胺肟改性的聚丙烯腈(PAN)纤维作为载体,先通过静电结合及原位转化负载MoS_x,再通过配位作用结合TiO₂合成了复合光催化剂。分析了该催化剂的表面形貌、化学结构和光吸收性能,并考察了其在可见光下对印染废水的处理效果。结果表明:MoS_x和TiO₂可均匀分布于PAN纤维表面,且MoS_x的引入大幅提升了催化剂的光吸收性能,并能够在波长大于500 nm的可见光下快速氧化降解染料废水,其反应速率常数达到单独负载TiO₂纤维催化剂的4.7倍;该催化剂具有优异的重复使用性能,其高活性主要来源于MoS_x对污染物的强吸附能力及其在可见光下对TiO₂的敏化作用。     

中空二氧化硅粒径对PAN纤维膜隔热性和柔软度的影响

为了探究隔热填充物中空二氧化硅(SiO₂)粒径大小对静电纺丝制备的纤维膜导热系数和柔软度的影响，设计制备不同粒径的中空SiO₂微球；采用单轴静电纺丝的方法将中空SiO₂填充于聚丙烯腈(PAN)纤维膜中，制备中空SiO₂微球/聚丙烯腈(PAN)复合纤维膜。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热常数分析仪等仪器对中空SiO₂微球形貌、复合纤维膜的形貌、导热系数和柔软度进行观察、测试和分析。结果表明：自制中空SiO₂微球、粒径均匀、形貌规整，且在纤维内部具有良好的分散性；少量添加中空SiO₂微球，即可以显著提高复合纤维膜的隔热性能，在同等体积含量下，减小粒径有利于增加复合纤维膜的隔热性能。与纯聚丙烯腈纤维膜导热系数0.0480 W/(m·K)相比，填充了130 nm中空SiO₂微球的复合纤维膜导热系数为0.0359 W/(m·K),降低了25%。且中空SiO₂微球粒径小，可以使复合纤维膜保持更高的...     

阳离子改性腈纶酸性染料染色

为解决腈纶吸湿性差、酸性染料不易上染的问题,采用盐酸羟胺及醋酸铵对腈纶纤维进行阳离子化改性处理。将腈纶纤维的腈基通过偕胺肟化转变成氨键,由于改性后纤维含有大量的氨键,纤维的亲水性及阴离子可染性得到很大增强。通过实验确定了最佳改性工艺为:盐酸羟胺10 g/L,醋酸铵20 g/L,85℃下处理60 min,然后用酸性染料对改性后的腈纶纤维进行染色,并对其染色性、染色牢度进行了研究。结果表明,改性后腈纶纤维可以用酸性染料染色,且具有较好的染色牢度。     

聚丙烯腈/硝酸钠纳米纤维膜的制备及其压电性能

为提高聚丙烯腈(PAN)纤维膜的压电性能,将硝酸钠(NaNO₃)掺杂到PAN中,利用静电纺丝技术制备了PAN/NaNO₃纳米纤维膜。探究了NaNO₃用量以及纺丝速度对静电纺PAN纤维膜压电性能的影响。通过扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪、驻极体非织造压电性能测试系统以及压电测试仪对PAN/NaNO₃纤维膜的表面形貌、构象和压电性能进行表征与测试。结果表明:将NaNO₃掺杂到PAN中会导致纤维膜的平面锯齿构象含量增加,晶面间距减小,进而影响PAN纤维膜的压电性能;当NaNO₃质量分数为0.9%、纺丝速度为1 000 mm/s时,纤维膜的压电性能明显提高,此时PAN/NaNO₃纤维膜中平面锯齿构象含量最多,晶面间距最小,与未掺杂NaNO₃的PAN纤维膜相比,此PAN纤维膜压电电压和电流分别提高了40%和174.53%。     

聚丙烯腈/BaTiO3复合纳米纤维过滤膜的制备及其性能

为制备高效低阻的纳米纤维过滤膜,将无机驻极体BaTiO₃纳米颗粒加入聚丙烯腈(PAN)溶液中,利用静电纺丝方法制备PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜,对其表面形貌、化学结构、水接触角、力学性能和过滤性能进行分析。结果表明:PAN/BaTiO₃纳米纤维的直径比纯PAN纳米纤维略有降低,且BaTiO₃纳米颗粒均匀地分散在纤维内部;与纯PAN纳米纤维膜相比,PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜的水接触角更大,抗污染能力更强,拉伸强度最高增加了75.5%;当BaTiO₃质量分数为0.75%时,PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜的过滤效率为98.9%,阻力压降为42.7 Pa, 品质因子为0.105 6,其中静电吸附作用占总过滤效果的36.2%,该纤维膜过滤性能最好,且具有一定的循环使用性能。     

用SiO2/TiO2复合气凝胶制备超疏水光催化防紫外线织物

为制备一种多功能纺织品,采用溶胶-凝胶法制备SiO₂/TiO₂复合气凝胶,并将聚二甲基硅氧烷(PDMS)与SiO₂/TiO₂复合气凝胶混合后制备PDMS/SiO₂-TiO₂复合材料,采用浸—轧—烘工艺将其处理到棉织物表面,同时借助扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、热重分析仪、原子力显微镜等对处理后织物进行表征,分析其超疏水性、光催化性能与抗紫外线性能。结果表明:处理后棉织物表面具有PDMS/SiO₂-TiO₂复合材料所构筑的微纳米粗糙结构,PDMS/SiO₂-TiO₂复合材料已成功处理到棉织物上;处理后棉织物接触角为157.7°,紫外线防护系数值为122.47,光照4 h后对亚甲基蓝光催化降解率达到87.08%。     

SiO2气凝胶/聚酯-聚乙烯双组分纤维复合保暖材料的制备及其性能

为开发综合性能优异的复合保暖非织造材料,以聚酯-聚乙烯(PET-PE)双组分皮芯结构复合纤维为主体,通过热风工艺,采用自然沉降法使SiO₂气凝胶粉末粘附于复合纤维表面,制得SiO₂气凝胶/聚酯-聚乙烯纤维复合非织造材料。对复合非织造材料表面SiO₂气凝胶粉末质量分数、微观结构、保暖性能、压缩回弹性能、拉伸性能、透气性能进行测试与分析。结果表明:SiO₂气凝胶粉末与聚酯-聚乙烯复合纤维可有效结合,SiO₂气凝胶粉末的加入对纤维网具有一定的支撑作用,提升了复合非织造材料的压缩回弹性能、拉伸性能,同时因增加了纤维间静止空气的含量,使复合非织造材料的保暖性能得到提升。     

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。     

聚丙烯腈/醋酸纤维素/TiO2复合纳米纤维膜的制备及其光催化降解性能

为研究碱改性前后复合纳米纤维膜的光催化降解性能,首先利用静电纺丝技术制备聚丙烯腈/醋酸纤维素/二氧化钛(PAN/CA/TiO₂)复合纳米纤维膜,依次用0.05、0.10 mol/L的氢氧化钠溶液对其进行碱处理,制得聚丙烯腈/再生纤维素/二氧化钛(PAN/RC/TiO₂)复合纳米纤维膜,并应用于染料废水处理。借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪及接触角测量仪等手段表征了复合纳米纤维膜的结构与亲水性;同时研究了复合纳米纤维膜的力学与光催化降解性能。结果表明:经碱处理后,复合纳米纤维膜的静态接触角由125.30°减小到10.20°,亲水性能得到很大的改善;PAN/RC/TiO₂复合纳米纤维膜对亚甲基蓝(MB)溶液的降解率达到91.2%,而空白对照样对MB溶液的降解率仅为10.1%,且重复使用3次后,复合纳米纤维膜对MB溶液的降解率仍达74.7%。     

热塑性聚氨酯熔喷非织造材料制备与性能

为改善传统熔喷非织造材料强度低、弹性回复性差的问题,以热塑性聚氨酯(TPU)为原料制备了一种新型弹性熔喷非织造材料。研究了TPU的热性能及流变性能,分析了制备工艺参数对TPU熔喷非织造材料形貌、力学性能、透气性能和水接触角的影响。结果表明:数均分子量为33 767 g/mol、分子量分布指数为2.19、熔点为159.4 ℃的TPU原料,在230 ℃时流变性能良好,适合进行熔喷纺丝;当纤维平均直径为10.27 μm、纤维网平均孔径为145 μm时,制备的TPU熔喷非织造材料的纵、横向断裂强度分别为52和49 N/(5 cm),纵、横向断裂伸长率分别为424%和459%,50%伸长回复率为97%,透气率为580 L/(m²·s),水接触角为110.3°,呈现明显的拒水特性。     

超疏水棉织物制备及其在油水过滤分离中应用

针对目前超疏水材料表面耐久性较差的问题,将十八胺和十二烷基三甲氧基硅烷改性的SiO₂颗粒与聚二甲基硅烷的混合溶液浸涂到棉织物表面制备超疏水棉织物,对其化学成分、表面形貌、接触角、机械耐久性、化学稳定性和油水分离性能进行测试与表征。结果表明:当聚二甲基硅烷添加量为1.0 mL,改性SiO₂颗粒添加3.0 g时,棉织物展现出良好的超疏水性,与水滴的静态接触角为164.5°,其在机械磨损和酸碱环境下表现出良好的稳定性;用超疏水棉织物作为过滤材料,其油水分离效率达90%以上。该超疏水棉织物坚固、环保,易于制造,在油水分离领域具有广阔的应用前景。     

聚乙烯三氟氯乙烯熔喷非织造材料的制备及其过滤性能

为制备耐高温熔喷过滤材料以应对高温工业粉尘的污染问题,研究了聚乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)的热性能、动态热机械性能、流变性能以及形貌,并选取合适的工艺参数成功制备得到ECTFE熔喷非织造材料,对ECTFE熔喷非织造材料的结构与高温处理下的过滤性能进行表征,结果表明：ECTFE熔喷非织造材料纤维网中的纤维呈现随机交错、缠绕排列,其纤维直径分布在4～12μm,平均直径约为7.12μm,其孔径主要分布在45～55μm;当将ECTFE熔喷非织造材料从150℃预加热到210℃并用于过滤后,其对PM₁₀的过滤效率均保持在99.96%,而对PM_2.5和PM₅的过滤效率随着ECTFE熔喷非织造材料预加热温度的升高逐渐降低,但仍能够保持在55.16%以上。     

辐射降温纳米纤维医用防护服面料及传感系统集成

针对传统医用防护服的穿着舒适性差、功能单一等问题,采用静电纺丝法制备了具有辐射降温功能的二氧化硅/聚偏氟乙烯(SiO₂/PVDF)纳米纤维,采用热压法将SiO₂/PVDF纳米纤维与非织造布制成新型防护服面料(SiO₂/PVDF-NWF)。测试了SiO₂/PVDF纳米纤维的结构和红外光透过率,以及新型防护服面料的穿着舒适性、防护性、辐射降温性能。结果表明:在质量分数为15%的PVDF纺丝液中,当SiO₂粒径为2 μm,SiO₂与PVDF的质量比为0.15时,SiO₂/PVDF纳米纤维的红外光透过率最好;将传统防护服上的部分面料替换为SiO₂/PVDF-NWF,测试人员穿着时的服内温度比传统防护服低2 ℃,相对湿度下降5%。此外,在辐射降温防护服面料上集成了血氧、温湿度和定位传感器,构筑了多功能防护系统,其在医疗应急方面具有广阔的应用前景。     

预氧化PAN/TiO2复合微粒的太阳光催化活性

采用水相沉淀法合成聚丙烯腈(PAN),并将其复合到纳米二氧化钛(TiO₂)表面,制备PAN/TiO₂复合微粒。PAN/TiO₂经预氧化得到共轭结构的复合微粒,拓宽了纳米TiO₂的光响应范围。采用FTIR和DTA-TG对PAN/TiO₂进行表征,结果表明,纳米TiO₂上附着有预氧化的PAN,PAN/TiO₂热稳定性较好。改变n(AN)∶n(TiO₂)制备不同的PAN/TiO₂,并用于太阳光下罗丹明B的降解。结果表明,n(AN)∶n(TiO₂)为1∶120时,PAN/TiO₂光催化性能较好。