静电纺聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及性能研究

目前,采油废水随着石油开采难度的增加,治理难度也相应提高。采用静电纺丝技术,以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)为原料,N,N-二甲基酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,制得了不同比例的PVDF/PAN纳米纤维膜。并对所做出来的PVDF/PAN纳米纤维膜的形貌和性质进行表征,优选出了最佳比例,在最佳质量比PVDF∶PAN=3∶2的基础上,优选出质量分数12%的PVDF/PAN纳米纤维膜进行实验。结果表明:此膜对采油废水的处理效果显著。     

PAN/LiCl电纺纳米纤维膜的制备及溶液除湿性能研究

溶液除湿方式的空调系统已经广泛应用,为开发用于此系统的一种新型填料,采用静电纺丝技术制备出了聚丙烯腈(PAN)/氯化锂(LiCl)(PAN/LiCl)纳米纤维膜,探讨了LiCl添加量以及辊筒转速对纳米纤维带微观形貌的影响,同时研究了浸泡的除湿盐溶液种类和浓度对溶液除湿性能的影响。结果表明,PAN纺丝液用量为12%(wt,质量分数),LiCl用量为5.5%(wt,质量分数),辊筒转速为140r/min条件下,PAN/LiCl纳米纤维膜的微观形貌较好,纤维带粗细较均匀,并且其浸泡46%(wt,质量分数)的溴化锂(LiBr)溶液进行溶液除湿条件下,纤维膜有较好的溶液除湿性能,除湿效率为96%。在PAN纺丝液中加入LiCl,LiCl能够附着在PAN纳米纤维上,呈现纳米纤维带结构,可使纤维膜的亲水性提高。     

静电纺丝法ZrO_2/PVDF-PAN超级电容器隔膜的制备及其电化学性能

采用静电纺丝法,以聚偏氟乙烯(PVDF)和聚丙烯腈(PAN)为基体,通过改变ZrO_2的含量,制备了ZrO_2/PVDF-PAN复合纤维膜。用SEM和比表面积测试仪(BET)分别对复合纤维膜的形貌和比表面积进行了表征。结果表明:纳米ZrO_2的加入量对ZrO_2/PVDF-PAN复合纤维膜的形貌有较大影响,随着纳米ZrO_2含量的增加,纤维表面变得凹凸不平,提高了纤维膜的比表面积,进而提高了纤维膜的吸液率,且当ZrO_2含量为PVDF和PAN总质量的0.4%时达到最大值。将复合纤维膜组装成超级电容器,利用电化学工作站对其循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)性能进行测试,研究了ZrO_2的加入对复合纤维膜电化学性能的影响。结果表明:ZrO_2的加入提高了ZrO_2/PVDF-PAN复合纤维膜的电导率,当ZrO_2含量为0.4%时其电化学综合性能最好,其中比容量达126.0F/g,离子电导率为9.31×10~(-3) S/cm。     

复合结构纳米纤维渗透汽化膜的制备及脱盐性能

采用聚偏氟乙烯(PVDF)静电纺丝膜作为纳米纤维支撑层,用顺丁烯二酸(MA)对聚乙烯醇(PVA)进行交联作为致密分离皮层,制备了复合渗透汽化膜。通过傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、纯水接触角测试(WCA)等测试手段对复合膜的分离皮层和支撑层的结构和形貌进行了表征。结果表明,当纺丝液质量分数为17%、纺丝电压为25kV及纺丝接收距离为15cm时,可以得到纤维直径分布较窄,且主直径为150nm的纳米纤维支撑层。通过MA对PVA进行交联,改善了膜的耐水性能,当羧基与羟基的物质的量比为1∶5时,膜的溶胀度降低到11.8%。最终制得的MA-PVA/PVDF nanofiber复合结构渗透汽化膜,其分离皮层厚度为10μm左右。通过分离性能测试表明,复合纳米纤维渗透汽化膜对NaCl具有优异的脱除效果,脱除效率可以达到99%以上。     

氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜除铬性能研究

结合静电纺丝技术和溶胶-凝胶法制备了聚丙烯腈(PAN)@SiO_2纳米纤维膜,利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对PAN@SiO_2纳米纤维膜进行氨基改性,成功制备出APAN@SiO_2复合纳米纤维膜。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱等方法对纳米纤维膜的形貌、结构进行分析,利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对纤维膜的除Cr(Ⅵ)能力进行表征。结果表明:纳米SiO_2颗粒在PAN纳米纤维膜表面生长后,使得PAN纳米纤维膜的比表面积从8.76m~2/g增大到13.32m~2/g;APAN@SiO_2复合纳米纤维膜的机械性能优异;在Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为100mg/L、SiO_2溶胶-凝胶时间为6h、KH550体积分数为2%条件下,APAN@SiO_2复合纳米纤维膜除铬效果最好,最大吸附量达到112.6mg/g。吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型。循环吸附实验表明,APAN@SiO_2复合纳米纤维膜经过4次循环实验后,除铬效率依然保持在50%以上。     

浓度及溶剂配比对PVDF静电纺纳米纤维膜的影响

以聚偏氟乙烯(PVDF)为纺丝溶质，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与四氢呋喃(THF)为混合溶剂，配制不同浓度和不同溶剂配比的纺丝溶液，利用静电纺丝技术制备了PVDF纳米纤维膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、光学接触角测量仪、ImageJ软件对所制纳米纤维膜的微观形貌、疏水性能、纤维直径等进行分析，研究了不同浓度和不同溶剂配比对纳米纤维膜的影响。结果表明：当溶液浓度为10%(PVDF质量分数),DMF/THF溶剂配比为3/2时静电纺丝制备的纳米纤维膜纤维形貌良好，直径分布均匀，具有良好的疏水效果。     

P-g-P两亲共聚物的合成及其纳米纤维膜水接触性能研究

采用辐射接枝法对PVDF进行接枝改性,合成PVDF基两性离子双亲共聚物PVDF-g-Pzwitterionic(P-g-P).使用静电纺丝方法将改性p-g-p进行溶液纺丝,并测试其性能.论文通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重(TGA)等实验方法研究了改性PVDF纳米纤维膜的化学组分、热学性质,并通过水接触角和水通量等测试,分析了PVDF及P-g-P纳米纤维膜的亲水性能.结果表明:高能辐射接枝法可有效合成P-g-P双亲聚合物,且P-g-p的加入不但改善了纤维膜的热稳定性,还提高了纤维膜的亲水性能.     

碳纳米管改性聚丙烯腈纳米纤维膜制备工艺及性能

聚丙烯腈(PAN)纳米纤维纸具有高孔隙率、三维连通等特点，其炭化后形成的碳纤维纸可应用于燃料电池质子交换膜中。提升PAN纳米纤维性能，有利于获得高质量碳纤维纸。文中采用碳纳米管(CNT)增强改性聚丙烯腈，通过静电纺丝制备CNT/PAN纳米纤维膜，研究了CNT的加入对纤维膜微观结构、热稳定性、导电性的影响。对纤维膜的扫描电镜照片、热稳定性等进行分析，结果表明CNT质量分数为2%时，纤维膜的孔隙率为86%、比表面积为21.1 m²/g；相较未加CNT的纤维膜的电阻下降40%，最大热分解温度提升了6℃。为后期制备电池用高性能碳纤维纸前驱体提供了支撑。     

聚丙烯腈/UV327复合纳米纤维膜的防紫外线性能

为了制备防紫外线纳米纤维膜,并开发具有防紫外线功能的纳米纤维纺织品,文中利用静电纺丝技术,将聚丙烯腈(PAN)和紫外线吸收剂UV327的混合溶液纺制成PAN/UV327复合纤维,测试分析了纳米纤维膜的结构和性能。结果表明,PAN/UV327纳米纤维具有较小的纤维直径和直径标准差,其拉伸强度高,伸长率较小;因为UV327含有亲水性的羟基,所以PAN/UV327纳米纤维膜的水接触角更小,润湿性更好。相对纯PAN纳米纤维膜,PAN/UV327纳米纤维膜具有优异的紫外线吸收性能和紫外线防护性能。当纤维膜的厚度为25μm时,PAN纳米纤维膜的紫外线防护系数(UPF)值为21.28,PAN/UV327纳米纤维膜的UPF值为1502.37～1806.05;当纤维膜的厚度从5μm增加到35μm时,2~#PAN/UV327纳米纤维膜的UPF值从50.18增加到1882.28。     

TiO2/活性炭复合纳米纤维膜的制备及表征

在聚丙烯腈(PAN)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)体系中加入钛酸四丁脂水解溶胶,通过静电纺丝技术得到纳米纤维膜,经预氧化、炭化、活化制备出TiO2/活性炭复合纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜、X射线能谱、热分析、傅里叶红外光谱、X射线衍射以及测定Zeta电位和表面接触角等手段对TiO2/活性炭复合纳米纤维膜进行表征。结果表明,当V(PAN)∶V(DMF)∶V(Ti(OH)4)溶胶=3∶17∶3时,可制得纤维直径为600～700nm的TiO2/活性炭复合纳米纤维膜。纳米TiO2在TiO2/活性炭复合纳米纤维膜中分布均匀,晶型结构易于控制;TiO2/活性炭复合纳米纤维膜有较强的光催化活性和吸附活性,可以作为环境功能材料使用。     

静电纺PVDF/SiO_2原位复合隔膜的研究

采用原位复合溶胶-凝胶法配制复合纺丝液,通过高压静电纺丝制备出PVDF/SiO2复合纳米纤维膜。通过SEM表征了PVDF/SiO2复合纳米纤维的纺丝效果,同时对比了使用两种方法添加6%SiO2制得的PVDF静电纺复合纳米纤维的表面形貌及力学性能。研究了原位纳米SiO2的加入对膜的孔径变化以及力学性能的影响。结果表明,原位硅的加入,增加了纤维的表面粗糙度;降低了复合膜内的微孔直径,并使得微孔直径分布更加集中;改善了膜的力学性能,添加6%原位硅时效果最佳。在SiO2含量为6%时,与直接添加相比,原位复合法制得的复合膜力学性能更佳。     

空气过滤用电纺聚偏氟乙烯-聚丙烯腈/熔喷聚丙烯无纺布复合材料的制备及过滤性能

为开发高效低阻的空气过滤材料,采用静电纺丝技术制备了聚偏氟乙烯（PVDF）-聚丙烯腈（PAN）复合纳米纤维,并与聚丙烯熔喷非织造布复合制得高效复合过滤材料,研究了PVDF与PAN的质量比对溶液性质、表面形貌、比表面积、透气性和过滤性能的影响。结果表明,当PVDF与PAN质量比为3:5时,其溶液可纺性最好,所得纤维直径均匀,约为0.59 μm;利用BET比表面积分析仪测试可得其比表面积约为PVDF与PAN质量比为2:1时的两倍;利用滤料测试仪对PVDF-PAN/熔喷聚丙烯（PP）无纺布复合滤材的过滤性能进行测试,结果表明,静电纺PVDF-PAN纳米纤维层可显著提高聚丙烯熔喷非织造布的过滤性能,PVDF-PAN/熔喷PP无纺布过滤效率可达99.95%,明显高于熔喷无纺布的过滤效率（65%）,过滤阻力为77 mmH₂O（1 mmH₂O=9.8 Pa）,过滤品质因子达0.0987,远高于熔喷无纺布的过滤品质因子0.0168,过滤效果得到显著提升。      

硅溶胶改性碳纤维对碳纤维/环氧树脂复合材料界面性能影响

以硅烷偶联剂和正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体, 以固体酸-对甲苯磺酸为催化剂制备硅溶胶, 利用硅溶胶对碳纤维进行表面改性后, 以环氧树脂为基体, 制备碳纤维增强环氧树脂复合材料。利用SEM、 TEM、 万能试验机、 偏光显微镜等对表面改性前后的碳纤维形态、 力学性能及碳纤维/环氧树脂复合材料的界面性能进行表征, 研究了硅溶胶改性碳纤维对其复合材料界面性能影响。结果表明, 硅溶胶处理碳纤维后, 在碳纤维表面原位生成具有膜-粒结构的表面层, 改性后碳纤维的强度由2.41 GPa提高到3.00 GPa, 界面性能也得到了明显改善, 界面剪切强度(IFSS)提高了51.41%。     

静电纺丝与静电喷雾技术共纺制备PPESK/PVDF复合锂电池隔膜

为了改善传统静电纺丝无纺布纤维膜力学性能较差的缺点,采用静电纺丝和静电喷雾技术相结合的方法,同时进行静电纺PPESK浓溶液和PVDF稀溶液,制备得到PPESK纤维/PVDF珠粒复合锂电池隔膜,并在160℃进行热压后处理。通过扫描电子显微镜、万能拉伸试验机、电化学工作站及充放电测试仪等表征复合锂电池隔膜的微观结构、力学性能、离子电导率和相应的电池充放电性能。结果表明,该复合隔膜具有良好的电解液润湿性,室温下离子电导率达到1.92mS·cm^-1,PVDF珠粒均匀地分布在PPESK纤维中,珠粒经热压产生微熔融有效增强了纤维之间的黏结力,使复合膜的力学强度提高到13.2MPa。此外,使用复合隔膜装配的电池展现出较高的放电比容量和稳定的循环性能。     

多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯共混中空纤维膜的制备及表征

采用非溶剂致相分离(NIPS)法,添加羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)制备聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜,研究了MWCNTs-COOH的添加量、管径对超滤膜性能的影响。通过扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪分别研究了膜的形态、结构、晶型变化。结果表明,在MWCNTs-COOH质量分数为0.03%,管径为20~30nm时,中空纤维膜纯水通量、对牛血清蛋白(BSA)截留率、亲水性、抗污染性能达到最大。膜的拉伸强度、断裂伸长率相比纯PVDF膜显著提高,随MWCNTs-COOH添加量增加,先增大后减小且在0.03%达到最大;但随管径增大而减小。结果显示,质量分数0.03%,管径为20~30nm的MWCNTs-COOH制备出的中空纤维膜性能最优。     

高强度复合型PVDF中空纤维膜的制备研究（Ⅱ）凝固浴及纤维数对膜性能的影响

通过改变乙醇溶液凝固浴中乙醇含量及纤维增强层中涤纶纤维支数,详细研究了这两方面因素对于高强度复合型PVDF中空纤维膜的影响.研究表明,凝固浴组成可有效控制涂膜层分相速度,进而影响自身结构及润湿性能,对膜整体渗透及强度性能产生影响.而纤维则是强度功能的主要承担者,支数增大,对强度性能有明显提高.利用纤维编织层增强PVDF中空纤维膜切实可行,效果明显.     

Development of artificial articular cartilage

The present study describes the development of artificial articular cartilage on the basis of mimicking structural gel properties and mechanical gel properties of natural articular cartilage. It is synthesized from PVA/Si nanocomposite containing 20% Tetra ethoxy silane (TEOS) by sol-gel method. Mechanical strength of Poly(vinyl alcohol), PVA is improved up to 35 MPa. Manufacturing method is adopted considering colloidal stability of nano silica particle in PVA sol at specific pH = 1. An adhesive is also prepared from PVA/Si nanocomposite containing 40% TEOS for firm attachment of artificial articular cartilage on underlying bone with high bond strength.     

聚丙烯腈纤维对汽车摩擦材料性能的影响

在一种成熟低金属配方基础上,采用热压法制备聚丙烯腈纤维增强摩擦材料,研究聚丙烯腈纤维含量对摩擦材料物理性能、力学性能、摩擦磨损性能及制动噪音的影响。结果表明:随聚丙烯腈纤维含量增加,摩擦材料的密度逐渐降低,而气孔率、压缩变形量和内剪切强度先升高然后降低;添加聚丙烯腈纤维对名义摩擦因数的影响较小,但会降低材料的抗高温衰退性能,并且随着其含量的增多,摩擦因数的衰退幅度增大;添加聚丙烯腈纤维会提高材料的磨损率,并随其含量的增加呈现先降低后略有增加的趋势;添加适量的聚丙烯腈纤维有利于抑制噪音的产生,在质量分数为3%~5%左右时,噪音表现最佳。     

Sol-Gel Synthesis of Palladium-Doped Silica Nanocomposite Fiber Using Triton X-100 Micelle Template and the Application for Hydrogen Gas Sensing

Palladium-doped silica nanocomposites were synthesized via a sol-gel technique combined with a template of Triton X-100 micelle. The freshly prepared sol sample of Pd-doped silica nanocomposites was investigated by TEM. Determined from the TEM image, the sizes of the Pd nanoparticles are narrowly distributed, which are around 30 nm in diameter. The prepared sol solution of the sample was injected into a Tygon Microbore Autoanalysis tubing. After 14 days gelatinization, a transparent porous optical fiber was obtained. The response of the fiber to hydrogen gas was tested by using a fiber-optic spectrometric method. The palladium-doped silica nanocomposite fiber is sensitive upon exposure to hydrogen gas and the response is reversible. This palladium-doped silica nanocomposite fiber can be applied as a new kind of hydrogen gas sensor     

纺丝液合成因素对木材液化物炭纤维原丝性能的影响

利用木材苯酚液化物合成纺丝液, 熔融纺丝制成新的炭纤维原丝, 研究了纺丝液合成因素对原丝性能的影响。试验结果表明: 增加合成纺丝液时液化原料中的苯酚/木材比(液固比), 则原丝的力学性能提高明显, 其中液固比由3增加至4时, 原丝拉伸强度增加了近9倍; 合成剂用量的增加却导致原丝力学性能的降低, 当合成剂用量为6%时, 原丝的拉伸强度和拉伸模量降幅较明显, 而断裂伸长率的最大降幅却出现在合成剂用量为4%时; 原丝的拉伸强度和拉伸模量随合成温度的升高而增加, 但增幅较小, 断裂伸长率随合成温度的升高却呈下降趋势, 且从110℃升高到115℃时断裂伸长率降幅较大; 原丝的力学性能随合成纺丝液升温时间的增加而先升高后降低, 升温时间为40min时制备的炭纤维原丝的力学性能最优。