PVDF基微纳米复合过滤材料的制备及性能研究

为探究微纳米复合材料在过滤领域的应用,以聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,N-N二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮为混合溶剂,利用静电纺丝在线沉积技术将PVDF纳米纤维膜分别与聚丙烯(PP)纺粘非织造布、PP纱网两种微米级材料复合,制备PVDF基微纳米复合过滤材料,对比分析两种试样的微观形貌、孔隙大小及分布、孔隙率、单位面积质量与厚度、弯曲性能、透气性能及过滤性能.结果表明:与P VDF纳米纤维/P P纱网复合过滤材料相比,P VDF纳米纤维/PP纺粘非织造布复合过滤材料的孔隙分布较为集中为2.5μm2～15.5μm2,孔隙率44.2％±2.8％、弯曲刚度7.35mN·cm±0.47mN·cm、透气率358.71mm/s±30.79mm/s、过滤效率82.55％±2.25％,具有较高的过滤性能和广泛的适用范围.     

酸掺杂纳米聚苯胺纤维的制备及酯化性能研究

采用快速混合法制备了各种酸(硫酸、盐酸、硝酸及乙酸等)掺杂的纳米聚苯胺纤维,扫描电子显微镜分析结果表明获得的聚苯胺纤维的直径在50~200 nm之间,酸掺杂类型对聚苯胺纤维的形貌影响不大.红外光谱及紫外可见光谱分析表明所得聚苯胺为掺杂态.以正丁醇和冰乙酸反应合成乙酸正丁酯为目标反应,考察催化剂制备条件对其活性的影响规律,结果表明掺杂酸为硫酸,其摩尔浓度为2.0 mol/L,苯胺摩尔浓度为0.3 mol/L,过硫酸铵与苯胺的摩尔浓度比为1∶2时,在相同反应条件下,乙酸正丁酯的收率最大,达65.66%.     

纳米聚苯胺纤维催化合成乙酸松油酯的研究

采用快速混合法制备了各种酸(硫酸、盐酸、硝酸及氯乙酸等)掺杂的纳米聚苯胺纤维,扫描电子显微镜分析结果表明获得的聚苯胺纤维的直径在50~200 nm之间,酸掺杂类型对聚苯胺纤维的形貌影响不大。以松油醇与乙酸酐酯化反应制备乙酸松油酯为目标反应,考察催化剂制备条件对其活性的影响规律。结果表明,掺杂酸为硝酸,其摩尔浓度为1.0 mol/L,苯胺摩尔浓度为0.4 mol/L,过硫酸铵与苯胺的摩尔浓度比为1∶4时,在相同反应条件下,松油醇的转化率达99.50%,乙酸松油酯的收率最大,为86.74%。     

棒状氧化锌纳米材料的制备及表征

分别以Zn(Ac)2.2H2O和Zn(NO3)2.6H2O为锌源,利用简易的低温液相法制备了2种不同形貌的ZnO纳米棒状结构。XRD衍射图谱表明,所得的ZnO纳米棒具有六角纤维锌矿结构;通过SEM观察可知,以Zn(Ac)2.2H2O为锌源制备的ZnO纳米棒,长度1~5μm,直径50~100 nm;以Zn(NO3)2.6H2O为锌源制备的ZnO纳米棒,长度0.5~1μm,直径40~60 nm。     

弹性聚氨酯/聚苯胺复合纳米导电纤维的制备及表征

利用静电纺丝技术制备聚氨酯纳米纤维,采用原位聚合法在纤维表面聚合导电聚合物聚苯胺,得到具有优良导电性能的PU/PANI复合纳米导电纤维。利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征了PU/PANI复合纳米纤维的微观结构和化学组成,结果证明在聚氨酯纳米纤维表面成功合成了聚苯胺,并观察到聚苯胺均匀地包覆在聚氨酯纳米纤维的表面,PU/PANI复合纳米纤维呈现明显的皮芯结构。通过导电性能测试发现,PU/PANI复合纳米纤维电导率可达到4.34×10-1S/cm,导电性能优良。制得的复合纳米纤维网络的电导率相比普通纤维复合材料大幅提高,有望应用于微电子、传感器和抗静电领域。     

静电纺丝法制备NiO纳米纤维及其工艺参数研究

采用静电纺丝法制备了NiO纳米纤维,研究了纺丝液PVA浓度、纺丝电压、烧结温度等参数对NiO纳米纤维结构及微观形貌的影响,实验表明:当纺丝液PVA溶液为9%、纺丝电压为10 k V、烧结温度为700℃并保温4 h时,易获得形貌较好的NiO纳米纤维;制备的纳米纤维均为良好的一维形貌,直径为50~100 nm,平均长度为15μm.     

荷负电纳米纤维膜的制备及其对水的除菌性能

为快速去除水中细菌，通过静电纺丝法共混制备带有荷负电性的聚乙烯醇/聚苯乙烯磺酸钠（PVA/PSS）微米孔隙纳米纤维膜，采用戊二醛（GA）交联形成具有水中性能稳定的（XLPVA/PSS）纳米纤维膜，通过外加压力对其孔径进行调节，获得P-XLPVA/PSS纳米纤维膜，并对其表观形貌、荷负电性等进行测试表征；利用所获P-XLPVA/PSS纳米纤维膜进行水中细菌的去除。结果表明：在PSS质量分数9%、纺丝电压18 kV、接收距离10 cm、推速0.08 mm/min的工艺条件下，PVA/PSS纳米纤维膜的纤维连续、形貌良好，平均直径237.2 nm，分布集中,平均孔径1.72μm;XLPVA/PSS纳米纤维膜平均孔径1.23μm，交联后膜在水中无溶出；对其进行孔径调控，获得平均孔径为0.65μm的纳米纤维膜，膜表面呈负电性，在中性和碱性范围内纤维膜较为稳定，利于在水中除菌应用；采用厚0.48 mm的纳米纤维膜，利用Donna效应和孔径截留的双重作用快速去除水中细菌，除菌率为85%，除菌效果稳定。此方法制备的纳米纤维膜结构简单、易得，无需外加动力，在野外、应急等场合具有潜在的应用前景。     

尺寸可控的自组装聚苯胺微/纳米空心球

分别以过硫酸铵（APS）和三氯化铁（FeCl3）为氧化剂,采用“无模板”的方法成功地制备了水杨酸（SA）掺杂的聚苯胺（PANI）微／纳米空心球．研究表明,氧化剂的不同氧化电位可以控制聚苯胺微球的尺寸．以氧化／还原电位较大的过硫酸铵为氧化剂时制得的小球直径较大,约为2～5μm;而以氧化／还原电位较小的三氯化铁为氧化剂时制得的小球直径较小,约为300—800nm．并通过FTIR,UV—Vis结构表征证实所得的聚苯胺均为掺杂态,不同氧化剂下聚苯胺的电导率均为-10^-1S／cm．     

聚丙烯腈纳米纤维空气过滤膜的制备及其性能

采用静电纺丝技术制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维薄膜并对其进行空气过滤应用研究.探讨了纺丝溶液质量分数对纳米纤维微观形貌的影响,以及微观形貌与过滤效果之间的关系;研究了不同电纺时间对空气过滤效果的影响规律.研究结果表明,在其它工艺参数不变的情况下,纺丝液质量分数为6%时,所得纤维直径最小,为76.69nm;当静电纺时间由2h增加到5h,纳米纤维膜的孔径由0.35μm下降到0.247μm,其过滤效率相应地由87.6%提高到98.5%.     

软模板法合成具有一维纳米结构的聚苯胺

采用软膜板自组装方法,以甲基橙为软模版、过硫酸铵为氧化剂,在酸性条件下合成聚苯胺。探究了反应温度、加料顺序对聚苯胺的微观形貌与导电性能的影响。利用傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射表征所得到具有一维纳米结构聚苯胺的结构与微观形貌,并且对其进行了电导率测试。实验结果表明,在低温下,先加入过硫酸铵,再加入苯胺单体,可得到长度达到6 μm、电导率达到8.67×10-1 S/cm的一维纳米结构聚苯胺。     

静电纺丝制备EVOH-SO_3Li/SiO_2无纺布形貌及热特性研究

为研究掺杂纳米Si O2对EVOH磺酸锂(EVOH-SO3Li)无纺布形貌及热特性影响,以聚乙烯-乙烯醇(EVOH)和1,3-丙烷磺酸内酯为原料,叔丁醇锂为催化剂,合成EVOH磺酸锂接枝聚合物,并进行纳米Si O2掺杂改性,经静电纺丝制备出EVOH-SO3Li、EVOH-SO3Li/Si O2两种无纺布;应用扫描电镜观察分析了无纺布的微观形貌,并通过差示扫描量热仪及热失重仪对无纺布热性能进行研究分析;结果表明:经纳米Si O2改性后,纤维直径降低,分布在0.1~0.2μm之间,无纺布结晶度升高,熔点提高35℃,起始热分解温度升高30℃.     

不同密度的微凹波纹表面织构的摩擦特性

为研究不同密度的微凹波纹表面织构的摩擦特性,首先利用激光表面织构技术,对轴承钢试样表面进行微凹波纹织构化处理;其次采用销-盘摩擦副接触方式,在常温、常压及液体润滑的条件下,对不同密度的微凹波纹表面织构进行摩擦试验;最后借助扫描电子显微镜观察其表面形貌,并利用Stribeck曲线分析在不同实验条件下不同密度的微凹波纹织构表面的摩擦特性.结果表明:在一定转速范围内,微凹波纹表面织构的减摩效果随压力的增加而提高,摩擦系数值随着微凹波纹密度的增加而降低,其中密度为22.37%的微凹波纹织构的减摩效果最好.     

大尺寸二氧化硅微球的合成与表征

采用Stber法,在水体系中制备大尺寸二氧化硅微球,选取不同硅烷为原料,通过优化硅烷浓度、氨水浓度、电解质浓度,得到粒度分布相对均一的二氧化硅微球.通过XRD和SEM表征证实得到的微球为二氧化硅材质,并且形貌为球形,粒度为1~2μm的微球,无粘连等现象.结果表明,选取巯基硅烷加入量为800μL、氨水加入量为50μL、电解质浓度为2.85 mmol/L,最终得到单分散性较好的大尺寸二氧化硅微球,具有一定的应用前景.     

蚕丝织物上光子晶体自组装过程研究

应用重力沉降法将粒径单分散的聚苯乙烯微球在蚕丝织物上进行自组装获得光子晶体结构。应用场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析表征了自组装后蚕丝织物表面光子晶体结构的形貌,以及织物与光子晶体契合的界面状况,进而推知纳米微球在蚕丝织物上的组装过程。结果表明,纳米微球在蚕丝织物上自组装得到的光子晶体为三维面心立方结构;自组装过程首先发生在纤维与纤维间隙,进而发生在纤维表面,最终形成长程有序的光子晶体结构;光滑平整的纤维/织物表面有利于纳米微球的自组装和光子晶体结构的构建。     

聚苯胺纳米纤维的界面聚合法合成及电化学电容行为

利用盐酸和四氯化碳的水／油两相界面，通过界面聚合法合成具有良好纳米纤维结构的聚苯胺，用这种聚苯胺纳米纤维为活性物质制备电极，以1mol／LH2SO4水溶液为电解液组装超级电容器，通过恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等技术研究其电化学电容行为。研究结果表明，合成的聚苯胺的直径为50～100nm，长度为500nm至几微米不等，且纤维之间相互交织缠绕，形成网状形貌；聚苯胺纳米纤维电极材料的功率特性与循环性能优于用传统化学氧化法合成的颗粒状聚苯胺材料的性能，在5mA放电电流下，其比电容可达317F／g，20mA放电电流下比电容仍维持300F／g左右，500次循环容量衰减在4％以内。     

再生丝素/明胶-聚己内酯皮芯结构纳米纤维膜的制备及生物性能研究

利用同轴静电纺丝技术,制备以丝素(SF)/明胶(GE)共混物为皮层,聚己内酯(PCL)为芯层的复合纳米纤维膜。研究不同芯层浓度对复合纳米纤维膜形貌、孔径、力学性能和生物相容性的影响。结果表明:所制备的SF/GE-PCL复合纳米纤维表面光滑且有明显的皮芯结构,随着芯层浓度由4%增大到10%,复合纳米纤维的平均直径从256nm增大到941nm,纤维膜的平均孔径从0.576μm增大到1.018μm,纤维膜的断裂强度和断裂应变增大,人皮肤成纤维细胞能在皮芯结构纳米纤维膜上黏附、生长和增殖。     

反相微乳液体系Ag@SiO_2核壳纳米粒子的制备工艺研究

以反相微乳液体系制备二氧化硅包覆银纳米粒子核壳微球,从中探讨了不同R值(R=n水/n表面活性剂)所形成的微乳液滴的粒径分布;以及柠檬酸三钠稳定的银离子浓度和正硅酸乙酯(TEOS)浓度对二氧化硅包覆银纳米粒子核壳微球粒径和形貌的影响。结果表明:R越大,微乳液滴粒径越小。当R=10时,0.15m L的0.0123mol/L柠檬酸三钠溶液、0.25m L的0.02467mol/L硝酸银溶液、0.15m L的0.0924mol/L硼氢化钠溶液、0.05m L的正硅酸乙酯和0.1m L氨水所得到的核壳微球形貌和单分散性较好。     

静电纺制备CS/PVP纳米纤维膜纺丝工艺的研究

为研究静电纺丝工艺对CS/PVP纳米纤维膜纤维形貌和直径的影响,以甲酸为溶剂配制质量分数为4%的CS溶液,以无水乙醇为溶剂配制质量分数为35%的PVP溶液,将PVP溶液与CS溶液按质量比90∶10混合,搅拌均匀作为纺丝液,调节纺丝电压、接受距离和纺丝速率分别制备纳米纤维,借助扫描电镜(SEM)观察制备的纳米纤维形貌.结果表明,在选定的纺丝工艺参数中,纺丝电压对纤维的形貌和直径影响较大,而纺丝速率和接受距离对纤维的形貌和直径影响相对较小;当纺丝电压为18 k V、接受距离为12 cm、纺丝速率为0.2 m L/h时,纤维形貌较好.     

酒石酸二次掺杂聚苯胺纳米纤维的防腐性能

采用直接混合氧化法在酒石酸体系中合成了掺杂态和二次掺杂态聚苯胺。通过扫描电镜、红外光谱仪和紫外-可见光谱仪对聚苯胺产物的形貌及结构进行表征,并且对聚苯胺/环氧树脂复合涂层的防腐性能进行了电化学测试。结果表明,酒石酸二次掺杂态聚苯胺有规整的纳米纤维形貌,且二次掺杂态聚苯胺涂层比一次掺杂态聚苯胺涂层对碳钢具有更好的防腐性能。随着浸泡时间的延长,聚苯胺涂层对碳钢的防腐效果有所下降,浸泡30d后二次掺杂态聚苯胺涂层的开路电位比一次掺杂态高出125mV,阻抗值比一次掺杂态高出一个数量级。     

静电纺丝法制备聚苯胺/醋酸纤维素膜修饰电极

利用聚苯胺和醋酸纤维素为原料,按一定的配比配制成溶液,通过静电纺丝法修饰于铂电极表面,制备成聚苯胺/醋酸纤维素(PANI/CA)纳米纤维薄膜修饰电极(PANI/CA/Pt).采用各种电化学方法和扫描电镜(SEM)对PANI/CA纳米纤维薄膜进行了表征,并且用交流阻抗法分析了其在电极表面的动力学过程.结果表明PANI/CA纳米纤维薄膜电化学性质稳定,该修饰电极在H2SO4溶液中呈现出聚苯胺的特征峰,其SEM图显示PANI/CA纳米纤维在电极表面呈网状不规则立体分布,为构建生物传感器提供了一个良好的界面.以此为基础制备的葡萄糖氧化酶/聚苯胺/醋酸纤维素(GOx/PANI/CA/Pt)传感器对葡萄糖有良好的响应,有望制成物美价廉的生物传感器.利用静电纺丝法制备纳米纤维薄膜修饰电极并用来固定酶等蛋白质类高分子物质是一种新的可行性的方法.