聚苯乙烯微纳米纤维膜的液喷纺丝制备工艺研究

本文以聚苯乙烯/二氯甲烷体系为纺丝液,使用普通市售喷笔,采用液喷纺丝法制备了聚苯乙烯微纳米纤维膜,探究了不同溶液质量分数、气流风压和纺丝距离对纤维直径及其孔隙率的影响。结果显示,所得微纳米纤维膜直径在200~1 600 nm内,纤维直径随溶液质量分数和纺丝距离的增大而增大,随风压的增大而减小。通过正交实验研究发现,不同条件对纤维直径和孔隙率的显著影响顺序为:溶液质量分数风压纺丝距离。     

芳纶纳米纤维膜的宏量制备及其高温过滤性能

利用静电辅助溶液喷射纺丝设备制备了间位芳纶(PMIA)纳米纤维膜,通过单因素法研究了纺丝液浓度、感应电压、牵伸风压等纺丝工艺参数对纤维膜形貌、直径和平均孔径的影响规律。并进一步研究了不同面密度PMIA纳米纤维膜的过滤性能。结果表明:纺丝液浓度和感应电压影响着纤维分布和纤维形态,纺丝液浓度和牵伸风压对纤维直径影响较大,感应电压和纺丝液浓度对纤维膜的平均孔径影响显著;当纤维膜的面密度为11 g/m2时,其过滤效率可达到99.429%,压降为125.9 Pa,表明PMIA纳米纤维膜具有良好的过滤性能;且PMIA纳米纤维膜在278.2℃以下能保持稳定的热力学性能,有利于其在高温高效空气过滤材料领域的应用。     

静电-气流接替牵伸纺制PAN亚百纳米纤维及参数探讨

针对现有方法制备亚百纳米纤维成纤率低、结构不可控、纺丝条件要求高等问题，选择聚丙烯腈(PAN)作为模型聚合物，提出一种静电-气流接替牵伸低黏高电导率射流制备亚百纳米纤维的方法。研究了亚百纳米纤维的成形过程及机理，探讨了纺丝工艺参数，表征了纤维膜的力学性能。结果表明：当PAN溶液质量分数为9%、TBAC质量分数为0.3%、电压为17 kV、气流压力为0.1 MPa时，能够获得平均直径为90.91 nm的PAN亚百纳米纤维；制备的PAN亚百纳米纤维膜的断裂强度显著增加，为7.24 MPa,是常规静电纺丝制备的PAN纳米纤维膜断裂强度的2倍。     

高压喷气雾化静电纺制备聚丙烯腈纳米纤维

提出了一种高压喷气雾化静电纺丝制备纳米纤维的方法。通过电场力和气流力的双重作用原理制备了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维,分析了纺丝液浓度、纺丝电压、气压和接收距离等纺丝的主要工艺参数对成形的PAN纤维的形态和直径的影响。结果表明:纺丝液浓度、纺丝电压、气流压力和接收距离等工艺条件对纤维的形态和直径有明显的影响。当纺丝液的质量分数为11%,纺丝电压为30kV,气流压力为0.8MPa,纺丝距离为40cm时,成形纤维的直径较细且均匀。     

静电纺聚乙烯醇/壳聚糖复合纤维的制备

以聚乙烯醇(PVA)和壳聚糖(CS)为原料,使用静电纺丝设备制备复合纳米纤维膜,纺丝液中CS的质量百分数最大为1.3%。探究了纺丝工艺参数对静电纺PVA/CS纳米纤维膜形态结构的影响。结果表明,在一定范围内,静电纺PVA/CS复合纳米纤维的直径随纺丝电压的增大而减小,随着纺丝距离的增大而增大,随纺丝液流量的增加而增加。通过正交试验得到优化的纺丝工艺条件:纺丝电压21kv,纺丝距离14cm,纺丝液流量0.2mL/h,所纺纤维的平均直径为128nm,纤维直径CV值为28%。     

硬脂酸及辅助气流对熔体微分静电纺的影响

为得到细化的纳米纤维,利用自制的熔体微分静电纺丝装置,在聚丙烯（PP）中添加硬脂酸进行熔体微分静电纺丝,讨论硬脂酸含量对纤维的细化作用,同时探究在纤维下落时,气动抽风装置中的气流速度对纤维牵伸细化作用。实验结果表明：在纺丝温度为260 ℃,添加质量分数为2%~10% 的硬脂酸有助于降低PP熔体的黏度和细化纤维直径;当硬脂酸质量分数为4%时纤维细化效果最好。当通入的气流速度从13m/s 增加到29m/s时纤维直径明显细化（气流最大速度为29m/s）。当硬脂酸质量分数为4%,气流速度为29m/s时,纤维直径大都小于500nm,平均直径可达420nm。     

静电纺PAN纳米纤维膜过滤性能研究

为了得到高过滤性能、低压降的纳米纤维过滤材料,研究不同质量分数的聚丙烯腈(PAN)纺丝液在不同纺丝参数下制备的纳米纤维膜,并对其形貌、结构、孔径及过滤性能进行了表征。结果表明,随着PAN质量分数的增大,静电纺丝得到的纳米纤维直径增大,纤维膜平均孔径增大,过滤效率先增大后减小。随着施加电压的增大,制备的纳米纤维直径变小,纤维膜平均孔径减小,过滤效率增大。随着注射速度的增大,制备的纳米纤维直径变化不大,纤维孔径更均匀,过滤效率得到提升。研究得到最佳的静电纺丝参数为:PAN质量分数18%,施加电压18 k V,注射速度1.5 m L/h。     

气流场和聚合物射流运动对液喷纺纤维形貌的影响

为研究液喷纺丝过程中气流场分布和聚合物溶液射流运动对纤维形貌的影响,通过数值模拟分析变压力条件下液喷环形喷嘴下方的气流场分布,采用高速摄影技术捕捉聚丙烯腈（PAN）溶液射流在湍流场中的运动并分析其运动规律。结果表明：随气流压力的增加,气流中心线速度和湍流强度增加;液喷纺PAN微纳米纤维直径逐渐降低并变得均匀,但是压力过大会恶化纤维形貌,并伴随着纤维束的出现。液喷纺丝过程中纤维的细化与气流的拉伸作用、聚合物射流的弯曲不稳定性和摆动作用等因素有关。     

熔体微分静电纺制备聚乳酸纳米纤维

采用自制的熔体微分静电纺丝设备,探究了硬脂酸对聚乳酸(PLA)熔体粘度的影响,并通过辅助气流进一步细化纤维直径。试验结果表明:硬脂酸可有效降低PLA熔体的粘度,并细化了纤维直径,确定了硬脂酸最佳添加量为6%。辅助气流流速的提高会增加喷头处泰勒锥的数目,进而降低纤维直径。在纺丝温度250℃,纺丝距离4.5 cm,硬脂酸添加量6%,辅助气流流速25 m/s的条件下,可以制备出平均直径为610 nm的PLA纳米级纤维。     

静电纺超吸水纤维的制备及影响因素分析

以部分中和的丙烯酸和丙烯酰胺为单体,在聚乙烯醇溶液中共聚,通过静电纺丝技术制备超吸水纤维。分别研究了纺丝电压、喷孔直径和固化距离对静电纺超吸水纤维形态结构的影响。结果表明,纺丝电压增加,纤维平均直径随之减小;喷孔直径增大,纤维平均直径随之增大;固化距离增大,纤维平均直径先增大后减小。     

溶液喷射纺聚谷氨酸纳米纤维及其性能研究

文章利用溶液喷射纺丝技术,以聚乳酸(PLA)为助纺剂成功制备了聚谷氨酸(PGA)纳米纤维膜,利用场发射扫描电镜(FESEM)、傅里叶变化红外光谱分析(FTIR)、热重分析(TGA)和X射线光电子能谱分析(XPS)对纤维的结构和性能进行分析,结果表明纺丝液浓度为15wt%且随着聚谷氨酸含量的增大纤维直径逐渐增大,另外聚谷氨酸含量为50wt%时所制备的纳米纤维表面平滑且直径较小为659nm。     

聚乙烯醇纳米纤维可控静电纺丝

聚乙烯醇(PVA)是静电纺丝中可纺性最好的聚合物之一,但由于纺丝过程受湿度等因素影响大,PVA纳米纤维的质量可控性较差,限制了PVA纳米纤维的应用范围。使用自制静电纺丝装置,研究PVA溶液浓度、纺丝电压、注射速度、环境湿度,对PVA纳米纤维形貌、直径和纺丝面积的影响。结果表明,聚乙烯醇纳米纤维直径和纺丝面积随环境湿度的增加而增加,在高湿度条件下会出现纤维黏连现象。通过控制PVA溶液浓度、纺丝电压、注射速度、纺丝区域的湿度,避免了聚乙烯醇纳米纤维的黏连现象,获得了形貌均匀的纳米纤维,实现了PVA纳米纤维的可控静电纺丝。     

PANI-DBSA对静电纺PAN纳米纤维直径的影响

在聚丙烯腈（PAN）溶液中加入不同十二烷基苯磺酸（DBSA）掺杂浓度的PANI-DBSA,将此共混体系进行静电纺丝制备纳米纤维。表征两聚合物的相容性,测试了DBSA浓度对对纺丝液导电率的影响,分析DBSA浓度对纳米纤维直径及直径分布的影响。结果表明,PANI-DBSA的氨基与PAN共聚物中的羰基之间存在氢键相互作用,使得聚合物具有良好的相容性,随着DBSA浓度的增加,共混纺丝液的电导率增大,同时纳米纤维的直径逐渐减小,纤维直径的离散度也逐渐减小,在DBSA浓度为1.1mol/L时,纤维的平均直径最小,为116nm。     

复合静电纺超细聚丙烯腈纳米纤维的制备

为获得比常规静电纺丝纤维直径更细的聚丙烯腈（PAN）纳米纤维,采用复合静电纺丝方法制备了聚丙烯腈/醋酸丁酸纤维素（PAN/CAB）复合纳米纤维,再溶解掉复合纳米纤维中的CAB组分,得到超细PAN纳米纤维并对其进行氨基化改性后用于吸附直接红23（DR23）染料。研究了PAN和CAB的混合比例、纺丝溶液质量分数和纺丝液挤出速度3个因素对所得ＰＡＮ 纳米纤维直径的影响,并比较了常规静电纺和复合静电纺制备出的PAN纳米纤维改性后的染料吸附量。实验结果表明：该方法制得的PAN纳米纤维的平均直径在50~80 nm范围内,其中当PAN和CAB的质量比为15:85、纺丝溶液质量分数为15%、纺丝液挤出速度为1.5 mL/h、纺丝电压为10 kV、接收距离为20 cm时,得到的PAN纳米纤维的平均直径为50 nm;改性后纳米纤维对DR 23的平衡吸附量达833mg/g。     

基于绿色溶剂的聚酰胺纳米纤维膜制备及其空气过滤性能

为避免在聚酰胺纳米纤维过滤材料制备和使用过程中甲酸等溶剂对人体和环境的潜在危害,采用乙醇(溶剂)和水(非溶剂)通过静电纺丝技术制备了绿色溶剂型聚酰胺纳米纤维膜,分析了纺丝液中乙醇与水的质量比对溶液性质和纤维成形的影响,研究了纳米纤维膜本体结构与空气过滤性能之间的关系。结果表明：在聚酰胺/乙醇溶液体系中加入适量的水能减小纤维直径,但过量的水又会使纤维直径增大,当溶剂中乙醇与水质量比为9：1时,聚酰胺纤维最细,平均直径为332 nm;该聚酰胺纳米纤维膜具有小孔径(0.7μm左右)、高孔隙率(84%)的孔结构,对最易穿透粒径颗粒物PM_0.3具有较好的过滤性能,过滤效率为99.02%,阻力压降为158 Pa,品质因子为0.029 3 Pa^-1。     

拒油拒水型纳米纤维瓦楞纸的制备及性能

静电纺纳米纤维具有比表面积大、纤维直径小、孔隙率高等优点,被广泛应用于空气过滤、能源光电、防水透湿等领域。利用静电纺丝技术制备氟聚氨酯(FPU)/聚氨酯(PU)/氯化锂(LiCl)纳米纤维瓦楞纸复合过滤材料,通过不同测试方法对纳米纤维瓦楞纸复合过滤材料的性能进行表征。结果显示:随着FPU质量分数的增大,纤维直径逐渐增大;当FPU质量分数为12%时,纤维直径较为规整,纤维间无粘连现象,纤维直径分布均匀,平均直径为187 nm,此时纳米纤维膜的水和油接触角分别为131°和133°,有较好的疏水性和疏油性;当纳米纤维膜的面密度为2.632 g/m^2时,纳米纤维瓦楞纸复合过滤材料的过滤效率和过滤阻力分别为93.7%和109 Pa(在气流速度为5.33 cm/s,气溶胶的粒径为0.3μm的条件下测试)。由此可见纳米纤维瓦楞纸复合过滤材料在过滤领域有较好的应用前景。     

电压和辅助气流对狭缝式熔体微分电纺的影响

采用自主设计的狭缝式熔体微分静电纺丝装置,使用聚丙烯（PP）材料进行熔体静电纺丝,研究了电压对射流根数的影响,同时探究了辅助气流对纤维直径的细化作用。试验结果表明：当挤出机端温度为200％,流道温度为230℃,纺丝距离为90mm,流量大小为0．8g／min时,射流根数随着电压增大而增加;当电压为50kV时,射流根数达到最大,为24根。纤维直径随辅助气流速度的增大而减小;当电压为50kV,辅助气流速度为8m／s时,纤维平均直径可达到1．55μm。     

静电纺间位芳纶纤维的制备及其性能

以N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂,加入LiCl和CaCl2制备2种溶解体系,研究了间位芳纶纤维在2种溶解体系中的溶解性能及芳纶溶液的静电纺丝性能。间位芳纶纤维在N,N-二甲基乙酰胺中只能发生有限溶胀,氯化盐的加入有利于芳纶纤维的快速溶解。盐的种类及质量分数对纤维的溶解量、溶解时间以及溶液的黏度具有重要的影响。利用制得的溶液,采用高压静电纺丝技术制备了直径100～500nm的纳米芳纶纤维,纳米纤维直径随纺丝溶液质量分数和盐质量分数的增加而增大。以LiCl/DMAc为溶解体系制得的纳米纤维的均匀性随黏度增大而逐渐提高,且纤维形貌优于在CaCl2/DMAc溶解体系中制得的纤维,但以CaCl2/DMAc溶解体系制得的纳米纤维其热性能明显优于LiCl/DMAc溶解体系纺得的纳米纤维。LiCl/DMAc溶解体系中芳纶溶液质量分数为11％时,制得的纳米芳纶纤维非织造布的力学性能最优。     

壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维膜的制备及表征

利用单轴静电纺丝技术制备壳聚糖/聚乙烯醇混合纳米纤维膜,考察了壳聚糖与聚乙烯醇两种溶液比例为0/100、10/90、20/80、30/70和100/0时对纳米纤维膜性能的影响;采用扫描电镜、傅立叶红外光谱、X射线衍射对混合纳米纤维膜进行表征。结果表明:除纯壳聚糖溶液外,其他不同比例的壳聚糖/聚乙烯醇溶液条件下均能得到无珠的纳米纤维膜;混合纳米纤维的平均直径随着壳聚糖浓度的增大呈现下降的趋势,由(216.2±24.6)nm下降到(64±7.5)nm。     

静电纺再生丝素纳米纤维形态结构的研究

以98％甲酸为溶剂溶解再生丝素室温干燥膜后,采用静电纺丝纺制丝素纳米纤维;采用扫描电镜观察其形态结构：研究并分析了纺丝液质量分数、电压、喷丝头到收集网的距离、纺丝管口径对纤维直径及形态的影响。结果表明：质量分数为11％-19％的纺丝液静电纺丝均能获得丝素纳米纤维,质量分数为11％、13％,电压为32kV,固化距离为7cm时,能够获得平均直径分别为91、96nm的纳米纤维：纤维直径随纺丝液质量分数的增加而增大,随电压的增大而减小,可根据纺丝液质量分数和电压选择合适的固化距离和管口径。