熔体微分电纺PLA/OMMT可降解纳米纤维膜制备及污染处理

采用无溶剂的熔体静电纺丝技术制备可降解聚乳酸(PLA)纳米纤维,是一种很有前景和挑战性的绿色制备技术。其制备的纳米纤维膜孔隙率高、吸附能力强,可高效地处理环境污染问题。借助自制的熔体微分电纺装置,在PLA中引入了有机改性蒙脱土(OMMT),在260℃下制备了PLA/OMMT纳米纤维膜。探究了OMMT含量对PLA纤维形貌、吸油性能、空气过滤性能及降解性能的影响,并获得了最佳的OMMT配比含量。研究表明:加入OMMT后PLA热稳定性提高,结晶度大幅降低。OMMT质量分数为2%时制备的纤维,其直径为450nm。该纤维膜吸油倍率为133.5g/g,是市售PP无纺布的4~5倍,保油倍率为84.2g/g,具有良好的重复使用性能。针对粒径≥0.3μm尘埃粒子的空气过滤效率为99.31%,达到欧标H11过滤等级。且相比于纯PLA纤维膜降解性能提高,减少了二次污染,符合工业化绿色环保要求。     

改性麦饭石/聚乳酸复合纤维薄膜的制备及其空气过滤性能研究

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对麦饭石(MS)进行改性处理,通过静电纺丝法将改性后的麦饭石(KH550-MS)与聚乳酸(PLA)复合,制备了一种可降解MS/PLA复合纤维薄膜,并研究了其对空气中悬浮微粒的过滤行为,探讨了KH-550改性前后MS的表面特性、分散性、活化率及粒径分布情况。结果表明:经KH-550改性后,MS的表面活化率从5.5%增至91%,粉体表面每nm~2羟基数从8.6降至3.2,比表面积从22213.78m~2/kg增至23546.28m~2/kg,颗粒平均直径由0.31μm降至0.29μm。对空气中悬浮微粒的过滤性能测试结果表明:KH550-MS/PLA复合纤维膜对粒径在0.5～1μm、1～2.5μm、2.5～5μm以及5～10μm不同区间粒径的颗粒过滤效率分别为91.32%、97.11%、99%和99%,高于MS/PLA复合纤维膜。复合纤维膜具有良好的透气性,初阻力维持在34～37Pa范围内。与MS/PLA复合纤维膜相比,KH550-MS/PLA复合纤维膜过滤性能明显增强。     

熔体静电纺聚乳酸纤维膜的制备、表征及细胞毒性评价

调试熔体静电纺聚乳酸(PLA)过程中的电压场和温度场的参数,对不同条件下的纤维膜进行测试,研究电压场与温度场与纤维直径间的关系,并评价熔体静电纺PLA膜的细胞毒性。以聚乳酸(PLA)为原料,采用熔体静电纺丝方法,电压调整在20~26 k V范围,空间温度在10~70℃之间,分别进行熔体纺丝实验,将制得的纤维膜进行细胞毒性评价。熔体静电纺丝PLA纤维的平均直径随电压的升高逐渐增大,当空间温度为50℃时,所得纤维平均直径为最小。细胞活力测试证实熔体静电纺PLA膜无细胞毒性,具有良好的组织工程材料的应用前景。     

纺锤状纤维结构的设计及其PM2.5过滤性能研究

城市雾霾,特别是其中的PM_2.5颗粒(当量直径≤2.5μm),因其自身危害及其携带的病原体对公共健康具有严重威胁而被人们广泛关注.静电纺丝纳米纤维作为空气过滤膜实现PM_2.5高效捕获是国内外研究热点,但现有的纺丝滤膜仍存在无法兼顾高过滤效率和低空气阻力的问题.根据蛛丝微观结构特点,采用静电纺丝技术,通过在纺丝纤维内部引入不同形貌黏土矿物及其微球前驱体的策略,可实现复合纤维及其滤膜材料的多级结构构筑和微观形貌调控,成功设计具有纺锤状埃洛石微球节点的仿生纳米纤维滤膜材料.其纤维表面富含亲水基团及活性位点,粗糙的表面形貌具有高表面能及PM_2.5颗粒的强捕获性.对比纯纺丝滤膜(62.59μm),纺锤状节点滤膜具有蓬松的纤维膜层间架构(74.17μm)及窄尺寸的表面孔隙,可实现稳定高效的PM_2.5过滤效率(>85.0%)及持续低压差阻力(~39 Pa).本文探索了纳米纤维的官能化、多层次结构构建和微观形貌调控对纺丝滤膜过滤性能的影响及其过滤机制理论,为其他新型高性能高分子纳米纤维复合材料的设计和开发提供了借鉴.     

激光熔体静电纺丝法制备PLA/EVOH复合纤维

制备了皮芯结构的PLA/EVOH复合纤维棒,采用激光熔体静电纺丝法将纤维棒制成微纳米纤维毡,研究了EVOH涂覆对电纺纤维直径和形貌的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)及水接触角测试(WCA)对纤维形貌、分子结构和亲水性进行了表征。SEM结果表明:EVOH涂覆后,PLA纤维直径可从约7μm显著减小到约1μm;因两种聚合物性质的差异性,EVOH剥离后PLA纤维呈槽状结构,该结果被FT-IR证实。WCA结果表明EVOH涂覆后PLA的疏水性更明显。     

ATBC含量对PLA/PCL复合包装膜性能的影响

目的研究增容剂含量对PLA/PCL复合包装膜性能的影响。方法将不同含量的乙酰柠檬酸三丁脂(ATBC)加入到PLA和PCL树脂中,并搅拌均匀,而后熔融挤出,先造粒后吹膜制得ATBC/PLA/PCL共混膜。对制得的包装膜进行扫描电镜分析,观察其微观断面,并进行力学性能测试,以获得其断裂伸长率和拉伸强度,采用DSC测试分析其熔融结晶行为,并进行氧气透过性测试,以获得其阻隔性能。结果 ATBC对改善PLA与PCL的相容性具有积极作用,显著提高了复合膜的断裂伸长率,从6%提高到250%;随着ATBC含量的增加,复合膜的氧气透过性能先增大后降低,并对复合膜的玻璃化转变温度和熔融温度有影响。结论当ATBC的质量占树脂总质量的8%时,共混膜具有最佳的性能。     

熔体微分电纺回收PP无纺布纳米纤维膜制备及吸油性能EI北大核心CSCD

回收再利用是最有效的处理废旧高分子材料的方法,既能减少高分子材料对自然环境的危害,又能达到节约成本,变废为宝的目的.借助自制的熔体微分电纺装置,以回收聚丙烯(PP)无纺布为原材料,分别对酸处理后的回收PP无纺布粉料以及添加质量分数10%的不同增塑剂(硬脂酸钠、乙酰基柠檬酸三丁酯(ATBC)、己二酸二辛酯(DOA))的共混物料进行纺丝,在300℃下制备纳米纤维膜.探究回收PP无纺布纺丝的最佳降解时间以及添加不同增塑剂种类对电纺回收PP无纺布纳米纤维形貌、吸油性能及重复使用性能的影响.研究表明,加入增塑剂ATBC效果最佳.当纺丝电压40 kV,纺丝距离70 mm,纺丝温度300℃,ATBC质量分数为10%时制备的纤维直径达到最细为1.13μm.纤维膜吸油倍率为115.4 g/g,保油倍率为70.3g/g,分别为初始市售PP无纺布的4倍和3倍,且具有良好的重复使用性能.     

熔体静电纺丝法制备微纳米纤维的探索

分别选用低熔体流动速率(2g/10min)的低密度聚乙烯(LDPE)料和高熔体流动速率(1400g/10min)的熔喷专用聚丙烯(PP)料,在自行研制的熔体静电纺丝装置上进行实验.所得纤维平均直径分别为5.44μm和1.06μm,纤维直径分布均匀,表面光滑;在PP纤维中出现了大量几百纳米的纤维,最小直径为190nm;在自制的高效率熔体静电纺丝装置上,纺出微米级的PP纤维,平均直径为4.57μm,纺丝效率约为4g/h,与一般静电纺丝相比,产量得到显著提高.     

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。     

熔体微分电纺回收PP无纺布纳米纤维膜制备及吸油性能

回收再利用是最有效的处理废旧高分子材料的方法,既能减少高分子材料对自然环境的危害,又能达到节约成本,变废为宝的目的。借助自制的熔体微分电纺装置,以回收聚丙烯(PP)无纺布为原材料,分别对酸处理后的回收PP无纺布粉料以及添加质量分数10%的不同增塑剂(硬脂酸钠、乙酰基柠檬酸三丁酯(ATBC)、己二酸二辛酯(DOA))的共混物料进行纺丝,在300℃下制备纳米纤维膜。探究回收PP无纺布纺丝的最佳降解时间以及添加不同增塑剂种类对电纺回收PP无纺布纳米纤维形貌、吸油性能及重复使用性能的影响。研究表明,加入增塑剂ATBC效果最佳。当纺丝电压40 kV,纺丝距离70 mm,纺丝温度300℃,ATBC质量分数为10%时制备的纤维直径达到最细为1.13μm。纤维膜吸油倍率为115.4 g/g,保油倍率为70.3g/g,分别为初始市售PP无纺布的4倍和3倍,且具有良好的重复使用性能。     

纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合纳米纤维支架材料的研究

采用静电纺丝的方法制得纳米羟基磷灰石(n-HA)/聚乳酸(PLA)(n-HA/PLA)复合纳米纤维支架材料,通过仪器测试,分析研究了不同n-HA用量对n-HA/PLA的形貌与性能的影响。研究结果表明:当n-HA用量为10%(wt,质量分数)条件下,其在聚乳酸纳米纤维表面均匀分布,n-HA/PLA复合纳米纤维支架材料的断裂强度、断裂伸长率达到最大,分别为670.52cN·m/g、105.54%,热性能也得到了提高。     

PAN预氧化纤维针刺复合滤料制备与性能研究

为了改善聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维针刺滤料纤维间缠结性能差的问题,通过混入不同含量的聚苯硫醚(PPS)纤维制得PAN预氧化纤维针刺复合滤料,对其形态、纤维缠结程度、力学性能、透气性、孔径尺寸及其分布和过滤性能进行表征和分析。结果表明:添加PPS纤维,提高了滤料中纤维的缠结程度和滤料的致密性;滤料的纵向和横向断裂强力及断裂伸长率均有所提高,当PPS纤维含量为20%时,制得的PAN预氧化纤维针刺复合滤料的最小孔径、最大孔径和平均孔径分别为12.49μm、137.68μm和75.08μm;对微粒粒径为2.5μm的过滤效率达到85%,具有较好的过滤效果。     

空气过滤用静电纺聚苯乙烯/碳纳米管复合纤维膜的制备

采用静电纺丝技术制备聚苯乙烯(PS)超细纤维、PS/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合纳米纤维,并对其纤维形态结构、直径大小及空气过滤性能进行了表征。通过PS纺丝溶液浓度变化调控制备纯PS纤维多孔膜,并通过在PS纺丝液中添加不同含量MWCNTs调控纤维形态结构。SEM分析结果表明PS/MWCNTs复合纤维表面形成"褶皱"型和"山峰"型纳米级突起,复合纤维表面的粗糙度明显增加,且纤维直径明显减小。空气过滤性能测试结果发现这种多级结构使复合膜的过滤效率相比光滑的纯PS纳米纤维膜大幅提高,过滤性能得到明显改善。在85L/min气流速度下,PS/MWCNTs复合膜过滤效率高达99.95%,空气阻力为374.6Pa。选择尺寸较粗的微米级PS纤维(~2μm)和相对较细的纳米级PS/MWCNTs复合纤维(~800nm)进行混纺,调节复合膜堆积密度可使得混纺膜空气阻力降低到235.4Pa,仍能保持高的过滤效率(99.68%)。     

静电纺聚丙烯腈复合滤料的制备与性能

将聚丙烯腈粉末加入到N,N-二甲基甲酰胺中,制备12%(wt,质量分数)的纺丝液。以聚丙烯熔喷非织造布为基布,通过改变纺丝时间,制得不同厚度的复合滤料。通过扫描电子显微镜观察熔喷布和纳米纤维的外观形貌,并对复合滤料的孔径、孔径分布、过滤效率、透气性进行表征。结果表明:采用静电纺丝的方法纺制了平均直径为220nm的聚丙烯腈纳米纤维。随着纺丝时间的增加,复合滤料的孔径不断减小,过滤效率逐渐提高,透气性下降。当纺丝时间为60min时,复合滤料的孔径尺寸集中分布在2~5μm,对粒径"≥1.0μm2.0μm"颗粒的过滤效率为99.85%,压力降为200Pa,符合医用防护口罩技术要求,过滤性能达到2级。     

乙酰柠檬酸三正丁酯增塑改性淀粉/聚乳酸共混材料的结构与性能

以乙酰柠檬酸三正丁酯(ATBC)作为增塑剂,采用熔融共混法制备了淀粉/聚乳酸(PLA)共混材料。采用红外吸收光谱、扫描电镜、X射线衍射、热重分析及力学性能测试方法研究了ATBC对淀粉/PLA共混材料结构和性能的影响。结果表明,ATBC能与PLA和淀粉分子发生强相互作用,破坏淀粉/PLA共混物中原有的氢键,降低淀粉/PLA共混物的结晶度;在淀粉/PLA共混物中加入ATBC可提高PLA与淀粉的界面结合力,改善其相容性,进而改变淀粉/PLA共混材料的结构与性能。ATBC不影响共混材料的热稳定性,但能降低淀粉/PLA共混物的玻璃化转变温度(Tg)和熔点(Tm),改善加工性能;ATBC能显著提高淀粉/PLA共混材料的柔韧性,含20%ATBC的淀粉/PLA共混材料的断裂伸长率可达到365%。     

静电纺PU/PANI纳米纤维膜制备及性能研究

以聚苯胺(PANI)和聚氨酯(PU)等为原料,采用静电纺丝技术,成功制备PU/PANI纳米纤维膜。采用SEM扫描电镜研究了PU/PANI配比、纺丝液浓度、挤出速度等对纤维形貌与结构的影响,并研究了其力学性能、过滤性能以及电学性能。结果表明,当PU/PANI质量配比为10∶1,纺丝液质量浓度为8%,挤出速度为6mL/h时,纺丝效果最佳,制得纳米纤维直径分布较为均匀,约为300~500nm。添加一定量的PANI可提高纺丝液电导率,有助于改善静电纺丝效果,降低纳米纤维直径;PU/PANI纳米纤维膜阻抗比纯聚氨酯纳米纤维小2个数量级,具有优良的抗静电性。在32L/min流量下,对0.3μm的粒子,过滤效率达96.0%以上,是一种优异高效抗静电过滤材料。在易燃易爆、安全过滤、特种工况防护服装中具有潜在的应用前景。     

ATBC对3D打印用PLA/PCL线材的制备与性能的影响研究

以乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)为相容剂,通过熔融共混法制备了PLA(聚乳酸)/PCL(聚己内酯)/ATBC共混物,然后采用微型挤出机制备用于熔融沉积(FDM)3D打印的共混物线材,研究了ATBC用量对共混物线材的直径、表面粗糙度、极限拉应力以及共混物相容性的影响,以及ATBC用量对3D打印制品的吸水性与力学性能的影响。结果表明,随着ATBC含量的增加,共混物线材的直径、表面粗糙度、极限拉应力逐渐变小,相容性得到改善。打印制品的吸水率降低,拉伸强度降低,但冲击性能得到有效地改善;当ATBC用量为6%时,3D打印共混物的断裂伸长率可达94.6%,冲击强度可达10.5kJ/m~2。     

静电纺PAN/PVP亲水纳米纤维膜的制备及其空气过滤性能研究

相较于传统纤维材料，纳米纤维膜因其高比表面积和超细孔隙率更适合用作空气过滤材料，此外传统的聚丙烯(PP)过滤材料亲水性差，水汽易聚集从而降低其过滤性能；针对传统空气过滤材料亲水性差的问题，基于静电纺丝的方法，以聚丙烯腈(PAN)和强亲水性的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为纺丝原料，制备了PAN/PVP纳米纤维膜，探讨了亲水材料PVP对其纳米纤维膜亲水和过滤性能的影响。采用傅里叶红外光谱、扫描电镜表征了纳米纤维膜的结构，由于亲水性材料PVP的引入，纺丝时纤维中静电导通性好，纺丝液能很好地被拉伸，使纤维直径变小，PVP添加质量为30%时纳米纤维膜的平均直径最小为358.12nm;此外，PVP的引入提高了纳米纤维膜的亲水性能，PVP添加质量为40%时其静态接触角为(11.5±2.5)°;但纳米过滤膜亲水性的增加会影响其过滤效率，PVP添加质量为10%时纳米纤维膜的过滤效率最高为83.4%±3.6%,纤维膜克重为1.17g/m²时品质因子最高为0.10Pa^-1,纳米纤维膜具有优异的循环稳定性，300min内过滤稳定性好且过滤压力较低，可应用于对循环过滤性能...     

PVDF/ZIF-8复合滤材的制备及其过滤性能研究

以聚酯纤维无纺布为接收基材,通过静电纺丝技术制备了包覆2-甲基咪唑锌盐(ZIF-8)纳米颗粒的聚偏氟乙烯(PVDF)/ZIF-8超细纤维过滤材料,系统研究了纺丝液浓度对PVDF纤维形貌的影响和不同纳米纤维复合膜克重的PVDF/ZIF-8复合滤材的过滤性能。研究表明:ZIF-8可显著降低PVDF/ZIF-8复合纤维的直径,最小平均直径可达(83±11) nm。在最佳纺丝条件下,随着纳米纤维复合膜克重的增加,纤维毡的过滤效率与阻力均增加。对于质量中值直径为0. 26μm的Na Cl气溶胶,PVDF/ZIF-8复合纤维毡的过滤效率为95. 910%时,阻力为47. 6 Pa;过滤效率为99. 534%时,阻力为111. 1 Pa。ZIF-8与纳米纤维结合形成的超细纤维复合毡,为低克重节能滤材的研制提供了新的思路。     

β-环糊精对长支链化聚乳酸复合材料发泡质量及力学性能的影响

以苯乙烯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物(ADR)为扩链剂对聚乳酸(PLA)进行长支链化,利用液相凝胶色谱测试仪(GPC)、示差扫描量热分析(DSC)等研究了ADR用量对PLA综合性能的影响,同时探讨了β-环糊精(BC)对长支链化PLA发泡复合材料发泡质量及力学性能的影响。结果表明:添加0.5%(质量分数,下同)的ADR使改性PLA的重均分子质量从2.2×10~5g/mol增加到2.61×10~5g/mol,改性后PLA的相对分子质量分布最高达到4.23,熔体黏度也明显提高。当在长支链化PLA中添加BC进行发泡时,发现添加5%的BC能得到理想的改性PLA复合材料泡孔结构,其泡孔平均直径达到28.8μm;当BC含量为3%时,与纯PLA发泡材料相比,发泡长支链化PLA/BC复合材料的弯曲、拉伸和冲击强度分别增加了9.1%、14.3%、52.3%。