Genipin交联丝素蛋白纳米纤维膜的制备与性能

利用Genipin对再生丝素蛋白进行交联改性,并通过静电纺丝法制备交联的丝素蛋白纳米纤维膜.利用场发射扫描电镜、红外光谱仪、X射线衍射仪、热重分析仪以及拉力机等对其结构与性能进行表征与测试.结果表明,随着交联剂Genipin质量比的增加,交联度增加,静电纺丝素蛋白纳米纤维平均直径增大,标准偏差增大;Genipin交联对丝素蛋白纳米纤维结晶结构影响不大,但热性能提高;常温条件下,随着Genipin质量比从2％提高至15％,丝素蛋白纳米纤维膜的力学性能逐渐增强,质量比为10％时,其力学性能较好,拉伸强度和断裂应变分别为19.6 MPa和5.9％;随着试验温度从40℃升高到200℃,丝素蛋白纳米纤维膜的拉伸强度和断裂应变先增大然后减小,当试验温度为80℃时,其力学性能较好,拉伸强度和断裂应变分别为41.6 MPa和8.6％.     

交联聚乙烯醇纳米纤维膜的制备与性能研究

采用静电纺丝法成功制备了聚乙烯醇(PVA)纳米纤维膜,利用戊二醛气相法对纤维膜进行交联处理。运用扫描电镜显微镜(SEM)测纤维直径,红外光谱(FT-IR),热重分析(TGA)对纳米纤维膜和交联纳米纤维膜进行表征,同时,测试了交联纳米纤维膜的吸水性和拉伸性。结果表明,当PVA质量分数为12%时,纤维分布及直径大小最均匀,并且经过交联的纤维膜热性能更稳定。红外光谱分析表明,成功制备了戊二醛交联PVA纳米纤维膜。吸水性和拉伸性实验表明,在交联时间为5h时,纳米纤维膜的最高吸水倍率达到885g/g,且力学性能也达到最佳,拉伸强度和断裂应变分别为6.0MPa和228.9%。     

聚丁二酸丁二醇酯调控丝素蛋白超细纤维膜形貌及其力学性能

为了改善静电纺再生丝素蛋白(SF)纤维膜的力学性能,通过静电纺丝技术制备丝素蛋白(SF)/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)复合超细纤维膜。通过对用甲醇处理后的具有不同共混比例的超细纤维膜进行FE-SEM、FTIR、XRD和DSC观察测试,分析比较了不同共混比例的复合超细纤维膜的形貌、结构,并进行力学性能测试。结果表明:随着聚丁二酸丁二醇酯共混质量比的增加,复合超细纤维的平均直径从289 nm增大到425 nm;复合超细纤维的结晶性能随之提高;复合超细纤维膜的拉伸破坏应力先减小后增大,拉伸破坏应变逐渐增加;当共混质量比为50/50时,复合超细纤维膜表现出良好的力学性能,拉伸破坏应力接近于16 MPa,破坏应变达到50%。聚丁二酸丁二醇酯可有效调控丝素蛋白超细纤维膜的形貌、结构和力学性能。     

静电纺PA56纳米纤维膜的制备及力学性能研究

配制不同浓度的PA56(锦纶56)纺丝液,采用静电纺丝技术制备PA56纳米纤维膜。通过扫描电子显微镜观察膜表面的微观形貌,探究纺丝液浓度对纤维形貌和直径的影响。结果表明:当纺丝液浓度为2.0g PA56/10mL HCOOH,推进速度为0.5mL/h,纺丝温度为45℃时,纺丝效果最佳,此时纤维直径为0.155μm。采用电子万能试验机对制得的PA56纳米纤维膜的力学性能进行测试,在最佳条件下所制膜的弹性模量为142.43MPa,断裂伸长率为19.9%,拉伸断列应力为15.02MPa,拉伸强度为15.02MPa,具有较好的力学强度。     

静电纺聚醚砜纳米纤维膜的制备及性能研究

配制不同浓度的聚醚砜(PES)纺丝液,在不同纺丝温度和进液速度下,采用静电纺丝技术制备PES纳米纤维膜,并通过扫描电子显微镜观察膜表面的微观形貌,探究纺丝液浓度、进液速度和纺丝温度等条件对纤维的形貌、直径和孔径分布等的影响。结果表明:当纺丝液浓度为28%(质量分数),推进速度为1mL/h,纺丝温度为45℃时,纺丝效果最佳。分别采用电子万能试验机和泡压法滤膜孔径分析仪对优化条件下制得的PES纳米纤维膜的力学性能、通孔孔径及孔径分布进行测试,发现该条件下所得PES纳米纤维膜的弹性模量为33.4MPa,断裂伸长率为38.63%,拉伸屈服应力为3.47MPa;纤维平均直径为0.723μm,平均孔径为3.5689μm,最可几孔径为3.5655μm。静电纺PES纳米纤维膜有望作为高精度滤膜材料使用。     

PBS-SF核-壳结构复合超细纤维膜的制备及性能

利用同轴静电纺丝方法, 制备聚丁二酸丁二酯(PBS)-丝素蛋白(SF)核-壳结构复合超细纤维膜, 并对复合超细纤维膜进行FE-SEM、 TEM形态表征, 分析了内层纺丝流率对纤维形貌的影响; 通过FTIR和XRD测试, 比较了甲醇处理前后复合超细纤维膜分子结构和结晶性能的变化, 并进行力学性能测试。结果表明: 通过对纤维核层PBS、 壳层SF和横截面的观察, 复合超细纤维有明显的核-壳结构, 可以清晰看出纤维的核层PBS和壳层SF; 随着核层纺丝流率的增大, 超细纤维的平均直径增大; 甲醇处理后, 复合超细纤维膜中壳层SF分子结构由无规构象转变为β-折叠构象, 复合超细纤维膜核层衍射吸收强度减小, 但整个核-壳结构复合超细纤维膜结晶性能无明显变化; 甲醇处理后拉伸破坏应力从14.9 MPa增大到17.2 MPa, 但拉伸破坏应变从96.8%减小到81.8%。      

静电纺丝法制备低渗流阈值聚酰亚胺/炭黑导电复合材料

原位聚合法得到聚酰胺酸(PAA)/炭黑(CB)聚合物溶液,通过静电纺丝、热亚胺化制备了聚酰亚胺(PI)/炭黑复合纳米纤维膜,经过热压加工工艺得到以炭黑为填料的聚酰亚胺基导电复合材料。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了复合材料的微观形貌,通过LCR数字电桥、拉伸测试和热重分析(TGA)研究了复合材料的电学性能、力学性能与热稳定性。实验表明,PI/CB导电复合材料的渗流阈值为6%(质量分数);在渗流阈值时,材料的拉伸强度和断裂伸长率分别为93.9 MPa和68.9%,10%热失重温度为575.8℃。聚酰亚胺/炭黑导电复合材料表现出优异的力学性能和热稳定性能。     

电纺聚酰亚胺/氧化石墨烯复合纳米纤维膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术制备了氧化石墨烯(GO)不同含量的聚酰亚胺/氧化石墨烯(PI/GO)复合纳米纤维膜,并研究其结构、表面润湿性、热氧化特性、力学性能和过滤性能。结果表明,添加GO有利于纳米纤维的直径分布趋于均匀,在GO用量为0.5%(wt,质量分数)条件下,PI/GO复合纳米纤维膜平均纤维直径最小为(231±36)nm,孔隙率高达89.61%,拉伸强度为14.43MPa,杨氏模量为1.36GPa,断裂伸长率为10.84%,热氧化稳定性较纯PI纳米纤维膜提高了15℃,过滤效率最高达到96.5%,较纯PI纳米纤维膜提高了8%。添加GO能有效提高PI/GO复合纳米纤维膜的疏水性、力学性能及热氧化稳定性。     

纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚己内酯复合超细纤维的制备及表征

通过静电纺丝法制备出纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚己内酯复合超细纤维,利用扫描电镜、红外光谱仪、X射线衍射仪对纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚己内酯复合超细纤维形貌和结构进行表征,并进行了拉伸测试。结果表明,随着超细纤维中羟基磷灰石含量的增加,纤维的直径逐渐降低,纤维中聚己内酯的结晶逐渐变差。相比于丝素蛋白/聚己内酯超细纤维,含有质量比为30%羟基磷灰石的复合超细纤维仍具有较好的力学性能。体外小鼠成纤维细胞(L929)培养表明,纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚己内酯复合超细纤维对细胞没有毒性。     

静电纺丝法制备PLA/CNCs纳米复合薄膜及其性能研究

采用静电纺丝法成功将纳米纤维素晶体(CNCs)植入聚乳酸(PLA)基体中,制备出网状结构的绿色纳米复合材料,并探讨了PLA/CNCs薄膜的微观形貌、结晶度、热学性能和机械性能随CNCs添加量的变化趋势。结果表明,随着CNCs添加量的增加,静电纺PLA/CNCs纳米复合材料薄膜珠状纤维减少,纤维直径增大;纳米复合纤维薄膜的结晶度提高了87.9%;纳米复合纤维薄膜的最大热解温度由369.36℃提升到380.02℃;纳米复合纤维的拉伸性能随CNCs添加量的增加而显著提高,CNCs添加量为11%(质量分数)时得到的最大拉伸力和拉伸强度最大分别为3.76N和4.58MPa,与纯PLA薄膜相比分别提高了289%和159%。     

EDC-NHS交联壳聚糖-聚氧化乙烯-丝素蛋白静电纺丝纳米纤维的制备及生物相容性

为提高壳聚糖(CS)-丝素蛋白(SF)复合纳米纤维的可纺性，解决其易溶胀从而导致纳米纤维尺寸稳定性较差的问题，采用聚氧化乙烯(PEO)提高纳米纤维的可纺性，用静电纺丝来制备纳米纤维，然后通过1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺(EDC)和 N-羟基丁二酰亚胺(NHS)进行交联改性，制备了CS-PEO-SF三元体系的纳米纤维。利用FTIR、XRD、单纤维强力机、SEM分别表征了CS-PEO-SF纳米纤维的分子间相互作用、结晶性能、纳米纤维的力学性能和形貌，同时考察纳米纤维的溶胀度；利用细胞毒性和细胞培养测试表征了CS-PEO-SF纳米纤维的生物相容性。结果表明:PEO的加入可以有效提高CS-SF的可纺性，CS-PEO-SF纳米纤维的平均直径范围为240~510 nm，各组分纤维形态较好；随着SF含量的增加，CS-PEO-SF纳米纤维结晶性能、拉伸强度和断裂伸长率逐渐增大。经交联后的CS-PEO-SF纳米纤维结晶能力和溶胀度降低，力学性能提高。交联前后CS-PEO-SF纳米纤维均不具毒性，有良好的细胞相容性。      

Autoclaving as a chemical-free process to stabilize recombinant silk-elastinlike protein polymer nanofibers

We report here that autoclaving is a chemical-free, physical crosslinking strategy capable of stabilizing electrospun recombinant silk-elastinlike protein (SELP) polymer nanofibers. Fourier transform infrared spectroscopy showed that the autoclaving of SELP nanofibers induced a conformational conversion of β-turns and unordered structures to ordered β-sheets. Tensile stress-strain analysis of the autoclaved SELP nanofibrous scaffolds in phosphate buffered saline at 37 °C revealed a Young's modulus of 1.02 ± 0.28 MPa, an ultimate tensile strength of 0.34 ± 0.04 MPa, and a strain at failure of 29% ± 3%.     

静电纺羽毛角蛋白/聚乙烯醇/聚氧化乙烯纳米纤维膜的交联改性及表征

采用氧化法从鸡毛中提取角蛋白(FK),将其与聚乙烯醇(PVA)和聚氧化乙烯(PEO)共混,利用静电纺丝技术成功制备出FK/PVA/PEO三元共混膜。为了增强共混膜的综合性能,加入乙二醛对其进行交联改性,并利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射光谱(XRD)、热重分析(TG)、接触角实验及电子万能试验机对交联前后共混膜的形貌、结构、热稳定性、耐水性以及力学性能进行测试和表征。结果表明:当乙二醛/FK质量比从0%增加至8%时,纤维平均直径由(249.76±38.02)nm增至(399.67±53.44)nm,接触角由(42.1±5.1)°增至(84.9±7.1)°。当乙二醛/FK质量比为6%时,抗拉强度和杨氏模量达到最大,分别为4.57 MPa和6.64 MPa。     

利用静电纺丝技术制备纳米黏土/聚乳酸复合纳米纤维与其表征

利用静电纺丝技术制备了纳米黏土/聚乳酸(PLA)复合纳米纤维,并将该复合纳米纤维收集成无纺布薄膜,采用SEM和TEM观察了复合纳米纤维的微观形貌和结构,分别利用XRD和TGA测试了复合纳米纤维的结晶行为及热学行为,并分析了复合纳米纤维薄膜的拉伸力学性能随纳米黏土含量的变化关系。结果表明:当PLA含量为10wt%、纳米黏土含量为1wt%、CHCl3与DMF体积比为3∶1溶剂条件下,所制备的纳米黏土/PLA复合纳米纤维的细度和均匀性均得到改善;XRD测试结果表明,纳米黏土成功附着在PLA中。TGA和力学测试结果表明,纳米黏土/PLA复合纳米纤维的热稳定性和力学性能相对于纯PLA纤维有较大幅度提高,当纳米黏土含量为1wt%时,其初始分解温度提高了60℃,拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量分别提高了111.3%、74.9%和20.0%。     

PHA/PLA生物降解共混膜的制备

采用共混改性方法,将聚乳酸添加到聚羟基脂肪酸酯中,以提高材料的力学性能和成膜性能,制备了生物降解膜。通过对原材料进行黏度测试,确定共混加工工艺的加工温度为200℃,转速为20 r/min时,共混效果较好。对共混膜进行了力学性能测试和断面结构分析,得到当PHA与PLA质量比为100∶50时,膜的拉伸强度为30 MPa,断裂伸长率为100%,共混膜的整体性能较佳。土埋降解实验显示共混膜具有一定的降解性能。     

纳米纤维素晶须增强增韧聚(L-乳酸)复合材料的制备与表征

通过酸解法制备了具有纳米尺寸和一定长径比针棒状的纳米纤维素晶须(NCW),利用NCW表面的羟基引发L-丙交酯开环聚合,合成了表面接枝聚(L-乳酸)(PLLA)链段的接枝纤维素晶须(g-NCW);采用溶液浇铸法制备了PLLA膜以及不同配比的NCW/PLLA和g-NCW/PLLA复合膜。对接枝改性前后的NCW的形貌与性能进行了表征,研究了复合膜的形貌、结晶性能、热稳定性、亲/疏水性和拉伸性能。结果表明:NCW的形貌与结晶性能在接枝改性后变化不大,但在乙醇和PLLA溶液中的分散性得到明显改善;当NCW与L-丙交酯的物质的量之比为1∶5时,g-NCW表面PLLA链段的接枝率约为23.61%。NCW和g-NCW作为异相成核剂,显著提高了PLLA基体的结晶速率;并且,加入晶须改善了材料的亲水性和热稳定性。添加一定量的NCW和g-NCW到PLLA中,可有效增强增韧PLLA基体;随着晶须含量增加,复合膜的拉伸强度和断裂能先增大后下降;当NCW和g-NCW的质量分数为5%时,NCW/PLLA和g-NCW/PLLA复合膜的拉伸强度和断裂能分别达到22.02 MPa和20.01 MPa以及102.39J/m~3和117.83J/m~3,均达到最大值。由于g-NCW在基体中良好的分散性以及与基体间的界面结合,g-NCW/PLLA复合膜的拉伸强度和韧性明显优于相应的纯PLLA和NCW/PLLA膜。     

加磷高强Ti-IF钢的最优卷取温度和冷轧压下率的确定

以工业生产的加磷高强Ti-IF钢为试验材料,在实验室研究了卷取温度和冷轧压下率对试验钢显微组织、力学性能和织构的影响.结果表明:在试验条件下,试验钢在不同冷轧压下率下,卷取温度在550～600℃时,再结晶完成;不同卷取温度下,随着冷轧压下率的增加,晶粒变得细小均匀;卷取温度在600℃时,不同冷轧压下率下的屈服强度、抗拉...     

Determination of tensile strength of electrospun single nanofibers through modeling tensile behavior of the nanofibrous mat

The mechanical properties of polyamide-6 (PA-6) electrospun nanofibrous mat samples were tested. With the aid of the previously developed modeling software the whole tensile process was analyzed. The structural changes under the tensile process were evaluated from the modeling results and also compared to scanning electron micrographs. It was found that above a critical stress value nanofibers are slipping on one another which plays an important role together the changes in the fiber orientation during the process. With the aid of the modeling software the tensile strength of single nanofibers under ideal axial stress and ideal gripping circumstances were estimated. It was found that single nanofibers have 48% higher tensile strength than the bulk PA-6 material has.     

Bioinspired Impact-Resistant and Self-Monitoring Nanofibrous Composites

Lightweight and impact-resistant materials with self-monitoring capability are highly desired for protective applications, but are challenging to be artificially fabricated. Herein, a scalable-manufactured aramid nanofiber (ANF)-based composite combining these key properties is presented. Inspired by the strengthening and toughening mechanisms relying on recoverable interfaces commonly existing in biological composites, mechanically weak but dense hydrogen bonds are introduced into the ANF interfaces to achieve simultaneously enhanced tensile strength (300 MPa), toughness (55 MJ m⁻³), and impact resistance of the nanofibrous composite. The achieved mechanical property combination displays attractive advantages compared with that of most of previously reported nanocomposites. Additionally, the nanofibrous composite is designed with a capability for real-time self-monitoring of its structural safety during both quasi-static tensile and dynamic impact processes, based on the strain/damage-induced resistance variations of a conductive nanowire network inside it. These comprehensive properties enable the present nanofibrous composite with promising potential for protective applications.     

新型黏结剂和水性交联剂在模压可燃药筒中的应用

为提高模压可燃药筒的力学强度,同时改善其燃尽性,于某定型号产品配方基础上试制了含新型黏结剂CK及水性交联剂DZ的新型模压可燃药筒,并对黏结剂与交联剂配比、试样力学强度及燃烧性能等进行了研究。结果表明,黏结剂CK和交联剂DZ优化配比后的质量分数分别为12.0%和1.5%;新型模压可燃药筒抗拉强度和最大伸长率可达到36.7 MPa和7.0%,较传统试样分别提高了46.2%和42.9%;燃烧后,烘前及烘后平均残渣质量分别降低了55.07%和64.07%;此外,上炮试验中,射击后火炮膛内也无影响装填的残渣。新型黏结剂CK和水性交联剂DZ的引入有效地提高了模压可燃药筒的力学强度及韧性,且燃尽性也有所改善。