静电纺制备PVDF纳米纤维膜的应用

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种新型高分子材料,通过静电纺丝法制备的PVDF纳米纤维膜具有压电系数高、生物相容性好、质轻柔软等优点,近年来在各领域得到广泛应用。为了充分认识PVDF纤维膜,简要对比了溶液流延法、静电纺丝法制作PVDF纤维膜的优缺点,详细介绍了溶液静电纺丝法制备聚偏氟乙烯纳米纤维膜的工艺过程。重点分析了当前PVDF纳米纤维膜在压电传感器、生物医学、过滤材料、电池隔膜等领域的应用现状。探索了在生产和应用领域上存在的问题,并提出了PVDF纳米纤维膜的发展前景。     

纺丝电压对静电纺PVDF纤维膜压电效应的影响

纺丝电压是影响静电纺聚偏氟乙烯(PVDF)纤维膜β相生成和压电效应的重要因素之一。目前不同文献中对电压影响的研究结果存在不同观点。采用静电纺丝方法,在不同电压(14.0~24.0 k V)条件下制备了PVDF纤维膜,测试了不同电压下PVDF纤维膜的压电响应,利用FTIR和XRD方法表征了不同电压下PVDF纤维膜的β相含量。结果表明,在给定的纺丝电压范围内,PVDF纤维膜的压电响应输出和β相含量均存在最大值。通过对比分析其他研究结果,对影响试验结果的因素展开了讨论。     

PVDF静电纺纤维毡表面电性能

研究静电纺丝过程中纺丝液的质量浓度和性质、施加电压的极性和施加方式对所得聚偏二氟乙烯（PVDF）超细纤维微观形貌、纤维直径和纤维毡表面电性能的影响,并考察采用静电纺丝方法制备PVDF驻极体的可行性。结果表明：静电纺丝所得PVDF纤维毡表面有一定量的电荷残留,其电荷残留量与纺丝原液质量浓度成正比,但残留电荷很快耗散,不能直接用来制备驻极体;对比发现不同介电常数的接收介质（如：锡箔,非织造布,塑料薄膜等）对静电纺丝纤维毡表面电势残留有直接的影响。     

静电纺钛酸钡/聚偏氟乙烯纳米复合柔性压电纤维膜

为进一步提高聚偏氟乙烯（PVDF）压电性能,采用具有铁电性能的钛酸钡(BaTiO3)纳米颗粒为无机填料,通过静电纺丝技术制备BaTiO3/PVDF纳米复合纤维膜。借助扫描电子显微镜、全反射红外光谱、差示扫描量热法、X射线衍射以及脉冲电压测试等仪器对纤维膜的结构和性能进行了表征及分析,探索了不同添加量的BaTiO3对复合纤维膜结晶结构及压电性能的影响。结果表明：静电纺丝过程中静电力的拉伸和纳米BaTiO3的成核作用促进了PVDF具有压电性的β晶型的形成;当BaTiO3质量分数为10%,复合纤维膜的β晶型含量达到90.8%,纤维膜的输出电压值由20 V增加至50 V;制得的BaTiO3/PVDF复合纤维薄膜具有良好的压电性。     

高压电性静电纺柔性氧化锌/聚偏氟乙烯复合纤维膜

为了获得环保、柔软、透气和高压电性的材料,增加压电材料在纳米发电机,传感器,可穿戴电子器件等方面的应用,采用静电纺丝技术制备出了高压电性的氧化锌/聚偏氟乙烯（ZnO/PVDF）复合纤维膜材料。通过扫描电子显微镜、全反射傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪及示波器对压电复合纤维膜的形貌、结构和压电性进行了表征。结果表明：在PVDF基材中加入适量的氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)可在一定程度上提升PVDF纤维膜的结晶度和电活性β晶型含量增加,使PVDF中总的β晶型含量增加;同时,ZnO NPs自身具有压电性,也可进一步提升复合材料的压电性,使复合纤维膜的输出电压显著提高。当ZnO NPs质量分数为30%时,复合膜的输出电压高达60V,与纯PVDF纤维膜的输出电压相比,复合纤维膜的压电性提升了200%。     

碳纳米管/聚偏氟乙烯纳米纤维膜的制备及其压电性能

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)的压电性能,采用静电纺丝法将碳纳米管(CNTs)引入到PVDF纳米纤维膜中制备CNTs/PVDF纳米纤维膜,并组装成三明治结构的柔性压电传感器,探究CNTs质量分数对CNTs/PVDF纳米纤维膜压电性能的影响.借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、万能试验机以及数字示波器对...     

共混PVDF/PAN纳米纤维隔膜材料制备与研究

为了提高隔膜材料的孔隙率,优异热稳定性等,以热学性能良好的聚丙烯腈(PAN)和机械性能良好的聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,制备出3D空间结构的PVDF/PAN共混纳米纤维膜材料。为了得到融合性较好的两种聚合物共混纺丝,研究了不同共混比例(3∶7,5∶5,7∶3)的PVDF/PAN纳米纤维膜的结构形貌和性能。结果表明:制得的共混纳米纤维膜孔隙率达到68.9%~72.0%;其次随着PVDF比例的增加,力学性能有所提高,纵向应力可达11.81 MPa,并且在130℃时能保持良好的稳定性,这对未来生产更安全、稳定且高效的隔膜具有重要意义。     

静电纺纳米纤维柔性应变传感器的研究现状

为系统分析静电纺纳米纤维应变传感器的设计方法和材料种类对传感性能的影响,进一步明晰其传感机制,综述了碳纳米纤维、聚偏二氟乙烯和聚氨酯纳米纤维基柔性应变传感器的制备方法,比较了这些传感器的敏感系数、应变范围及稳定性等的优势与缺陷,介绍了静电纺纳米纤维材料应变传感器在人体运动、生命健康监测等领域的研究现状和发展趋势。最后提出传感器基体的应变能力及恢复性对其应变范围及稳定性具有决定性影响,其基体形成的导电网络结构在应变过程中易发生结构损伤,且初始电阻越小,基体及导电网络的有效应变范围越大,传感器的性能越好,认为未来开发具有高应变范围、灵敏性及稳定性的静电纺纳米纤维基应变传感器将是一个重要发展方向。     

P(VDF-HFP)纺丝液浓度对静电纺膜性能的影响

聚偏氟乙烯—六氟丙烯[P(VDF-HFP)]具有良好的电化学稳定性及黏结性能,是静电纺丝法制备凝胶聚合物电解质的一个研究热点。采用不同浓度的P(VDF-HFP)纺丝液制备了电纺膜,并进行了形态结构、力学性能、透气率、孔隙率和吸液率等性能的测试分析。结果表明:当纺丝液质量浓度为150 g/L时,电纺膜纤维粗细均匀,表面形貌良好,断裂强度较高;随着纺丝液浓度的增大,电纺膜的透气率逐渐增大;当纺丝液质量浓度为130 g/L时,电纺膜的孔隙率和吸液率最高;用质量浓度为150 g/L的纺丝液制备的电纺膜组装的锂离子电池具有较高的放电电压,初始充放电效率达到98.75%。     

Electrospinning/electrospray of polyvinylidene fluoride (PVDF): piezoelectric nanofibers

Polyvinylidene fluoride (PVDF) is one of the most studied polymer systems that exhibits piezoelectric, pyroelectric, and ferroelectric properties. It is well known that PVDF is able to crystallize in four different forms that involve three different chain conformations, namely α, β, γ, and δ phases. Among the four polymorphs, the β-phase has the largest spontaneous polarization per unit cell and thus exhibits the highest electro active properties. In the past few decades, many researches have been done to increase the β-phase content in PVDF using various processing techniques and additives. One of these processing methods is electrospinning/electrospray with organic/inorganic additives, nanoparticles or carbon nanotubes. Material and structural analyses on fabricated nanofibers using instruments such as X-ray diffraction, Fourier transform infrared, Differential Scanning Calorimetry, and Scanning Electron Microscope as the characterizations of piezoelectric nanofibers are carried out. This article attempts to have an overview on the electrospinning process of PVDF as a piezoelectric polymer, method of characterization of its β-phase and its application as a nanogenerator.     

载药聚偏氟乙烯伤口敷料的制备及其性能

为获得轻薄柔软的伤口敷料,并使其具备优异的压电和抗菌性能,以聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,掺杂不同质量分数的盐酸恩诺沙星(Enro),采用静电纺丝技术制备载药PVDF复合纳米纤维膜。分析了复合纳米纤维膜的形貌、化学结构对其压电性能、药物缓释和抗菌性能的影响。结果表明:PVDF质量分数为8%时,纤维平均直径为(753±128) nm,纤维网成膜良好,复合纳米纤维膜直径随着Enro质量分数的增加呈先增大后减小趋势;纺丝过程中PVDF由α晶型转变为β晶型,使纤维膜具备了压电性能,可产生9 mV的输出电压;当 Enro质量分数为15%时,纤维膜释药速度平稳、持续时间长且具备优异的抗菌性能,适合用作伤口敷料。     

Effect of electrospinning parameters on piezoelectric properties of electrospun PVDF nanofibrous mats under cyclic compression

The high piezoelectric response capacity of electrospun PVDF nanofibers is currently a challenging area of research, and this study attempts to optimize the piezoelectric properties of electrospun PVDF nanofibrous mat under controlled electrospinning process. Some experiments were designed to study the relationship between electrospinning processing parameters and the piezoelectric properties of PVDF mats under cyclic compression, and this relationship was compared with the change of crystalline structure features with the electrospinning parameters. The excitation method is based on low velocity compression test by cyclically pressing flat contactor on samples. The impact of each of processing parameters has been investigated. It was found that three electrospinning parameters including: applied voltage, feeding volume flow rate and syringe needle tip diameter, are significant influential factors to the piezoelectric properties of the electrospun PVDF nanofibrous mats. However, the feeding volume flow rate has a greater effect on the piezoelectric responses to cyclic compression than both applied voltage and volume flow rate does, and its effect on the piezoelectric responses is different from that of β-phase fraction of crystalline structure within PVDF nanofiber. It was also observed that the relationship between the piezoelectric peak intensity and the applied voltage as well as the feeding volume flow rate is nonlinear.     

涤纶织物复合静电纺PVDF纳米纤维防水透湿膜的工艺探索

采用热轧工艺复合涤纶织物和静电纺聚偏四氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜,开发具有防水性、透湿性、透气性的复合织物。探讨纺丝液中PVDF质量分数和纺丝电压对PVDF纳米纤维膜形貌的影响,测试采用3种复合工艺制得的单层膜复合织物、单面双层膜复合织物和双面单层膜复合织物的瞬时接触角和动态接触角,以及单层膜复合织物的透湿性、透气性和力学性能。结果表明:纺丝液中PVDF的质量分数为23%、纺丝电压为15、16 kV时,可制得纤维直径为300~400 nm且粗细均匀的PVDF纳米纤维膜;单层膜复合织物、单面双层膜复合织物和双面单层膜复合织物的接触角分别为135.1°、142.4°和136.7°,8 min后接触角的降幅分别为5.40%、10.57%和10.31%;与涤纶织物原样相比,单层膜复合织物的透气率下降35.53%,透湿量下降6.93%,力学性能提高。     

SiO2原位掺杂聚偏氟乙烯纳米纤维膜的制备及其性能

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)的压电性能,以PVDF和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮为混合溶剂,利用原位复合溶胶-凝胶法和高压静电纺丝技术制备纳米SiO2原位掺杂PVDF复合纳米纤维膜,并分析纳米纤维膜的表面微观形貌、化学结构、力学性能以及压电性能等.结果表明:复合纳米纤维膜的面密度与...     

静电纺聚丙烯腈纳米纤维毡的炭化

用静电纺丝的方法制得聚丙烯腈纳米纤维,并在250℃预氧化,850℃炭化,得到碳纳米纤维。对静电纺纳米纤维、预氧化后纳米纤维和炭化后纳米纤维的表面形态结构用扫描电镜进行分析,并比较其强伸、导电性能,发现碳纳米纤维的导电性能大大增强。原料聚丙烯腈粉末、静电纺纳米纤维、预氧化后纳米纤维和炭化后纳米纤维的内部结构变化采用X射线衍射和红外光谱法进行分析。