电纺含银纳米粒子复合纤维的制备及应用

银纳米粒子由于其特殊的物理化学性质而被广泛应用,但其易团聚,影响实际使用效果。银纳米粒子可被负载到稳定载体上,获得具有优异性能的纳米复合材料,克服了团聚等缺限,大大改善应用效果和效率。采用静电纺丝技术制备银修饰纳米复合纤维材料是其中一种有效的方法,近年来在复合材料制备领域受到了广泛关注。本文综述了最近几年关于静电纺丝制备负载银纳米颗粒纤维复合材料及其应用的研究进展,重点介绍了静电纺丝制备负载银纳米纤维过程中纳米银的生成和负载方法,总结了有机主体和无机主体两种纺丝纤维的制备研究进展,详细介绍了负载银纺丝纤维在几个重要领域的应用及研究方向。     

聚丁内酰胺/壳聚糖电纺纳米蛛网复合纤维膜的制备及性能

以生物基材料聚丁内酰胺（PBL）和壳聚糖（CS）为原料,考察了PBL/CS的混合液比例以及混合液浓度对纺丝混合液性质及电纺纤维膜的影响,并探讨了所制得电纺复合纤维膜的细胞相容性。结果表明：增加共混物中CS的含量及混合液浓度均会引起纺丝混合液电导率及黏度的增加;当混合液电导率的增加幅度较大时,有利于制得具有纳米蛛网结构的纤维膜;CS的加入抑制了PBL的结晶,制得的纤维结晶度低,甚至为无定形态。3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐（MTT）实验表明：PBL/CS纤维膜无细胞毒性,可促进细胞增殖,且具有纳米蛛网结构的电纺复合纤维膜的细胞增殖效果更佳。     

基于静电纺丝技术的PET/PVA复合超滤膜制备条件的探索

采用多喷头静电纺丝技术制备了复合超滤膜,该复合超滤膜是以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)无纺布为支撑层,PET/PVA复合纳米纤维膜为分离层,再用丙酮和水的混合溶剂处理得到致密分离层.采用扫描电镜法(SEM)、红外光谱法(FTIR)对复合膜表面进行表征,测试了复合超滤膜的抗水解性能.SEM结果表明,复合膜表面的PET纳米纤维的直径为960 nm,PVA纳米纤维的直径为320 nm,用不同比例的混合溶剂对复合超滤膜进行处理会产生不同的表面形貌,最佳的比例是w(丙酮)/w(水)=30/70.抗水解性能实验结果显示比较适宜的交联剂加入量为2 wt%,用该含量对复合膜进行交联,复合膜具有较好的抗水解性能,其中重量损失率为2.12%,溶胀度为3.62%.红外光谱分析表明,交联处理后,复合膜表面的—OH量大大减少,耐水性能提高,交联前后膜表面在—C O和C—O—C处的吸收峰有很大的区别.     

纳米储能纤维复合过滤膜的制备及性能

以静电纺丝技术制备的同轴聚甲基丙烯酸十八烷基酯(PSMA)/聚对苯二甲酸乙二酯(PET)纳米储能纤维为支撑层,经聚偏氟乙烯(PVDF)涂覆成膜和溶剂化处理,制备了一种低压高水通量的纳米储能纤维复合过滤膜(NFCM),其中以水或乙醇为凝固溶液的复合过滤膜分别记为NFCM@H2O或NFCM@EtOH.分析并讨论了不同溶剂处理方式对NFCM力学性能和表面形貌的影响,表征了膜的纯水通量和抗污性能,用扫描电子显微镜(SEM)观察了膜的横断面形貌.结果表明,PSMA/PET纳米储能纤维具有明显的吸放热行为,熔融温度和热焓值分别为36.5℃和10.7J/g,NFCM的熔融温度和热焓值分别为36℃和2.7J/g.NFCM的形貌结构、纯水通量和截留率与溶剂处理方式相关,NFCM@EtOH膜的水通量介于100~1400L/(m2·h)之间,而NFCM@H2O膜的水通量仅在40~220L/(m2·h)之间.NFCM的拉伸强度由初始0.925MPa(PVDF)提高到4.28MPa以上.NFCM中的相变材料对膜过滤性能有重要影响,并在过滤温度低于50℃时具有减缓作用.     

纳米BaFe12O19纤维的电纺制备及磁性研究

以PVP的乙酸溶液为助纺剂,采用静电纺丝技术制得了纳米BaFe12O19纤维,利用XRD和EDS对样品的物相和成分进行了分析,利用SEM和TEM对样品形貌和粒径进行了表征,并利用振动样品磁强计(VSM)对样品进行了磁性能研究.结果表明,BaFe12O19/PVP复合纤维经过800℃煅烧后,制得了纯净的BaFe12O19纳米纤维,纤维平均直径为150 nm,呈现出多晶结构,矫顽力为4 164.9 G,与粉体相比,矫顽力有较大提升,有望扩展BaFe12O19在高密度垂直记录材料、微纳米电子材料和微波材料等领域的应用.     

PVA/GA/β-CD纳米纤维的制备及染料吸附性能

利用静电纺丝技术,以六氟异丙醇(HFIP)和水为溶剂,制备了环糊精(β-CD)含量为70%(质量分数)的聚乙烯醇(PVA)/β-CD纳米纤维,并经戊二醛(GA)交联处理得到了可用于染料吸附的PVA/GA/β-CD纳米纤维.通过红外光谱和扫描电子显微镜研究了交联反应前后纳米纤维组成和形貌的变化;考察了PVA/GA/β-CD纳米纤维对7种水溶性染料的吸附性能.结果表明,PVA/GA/β-CD纳米纤维对孔雀石绿、甲基紫和刚果红的吸附效果较好,最大吸附量分别为124.71,121.14和127.39 mg/g,4次吸附-解吸附循环后,染料去除率仍保持80%左右,在染料废水处理中具有良好的应用前景.     

静电纺空气过滤用PET/CTS抗菌复合纳米纤维膜的制备

采用静电纺丝法制备PET/CTS复合纳米纤维膜,并在纤维膜表面吸附一层纳米银,进一步增加纤维膜的抗菌性能.以扫描电镜(SEM)对不同配比PET/CTS所制备的纤维膜的微观形貌进行表征,结果显示w(CTS)/w(PET)为12.5%时,纤维形貌较好,平均直径为405 nm.分别对不同厚度的PET/CTS纤维膜进行力学性能、透气性能以及空气过滤性能测试,结果表明纺丝时间为7 h时,纤维膜具有较好的性能,其弹性模量为48.15 MPa、断裂伸长率183.30%、拉伸断裂应力2.11 MPa、拉伸强度2.49 MPa、拉伸屈服应力1.23 MPa、最大力1.38 N,阻气值为3.99 k Pa·S/m,过滤效率为99.55%,压降为621.32 Pa.吸附银离子实验表明,最佳GA交联浴配比为GA(vol%)=3.5%.紫外可见光谱(UV)及透射电镜(TEM)表征证明,有10 nm左右纳米银生成.抑菌实验表明,载银PET/CTS复合纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌(S.a.)和大肠杆菌(E.coli.)的杀菌率分别为99.97%和99.99%.     

静电纺微量串珠纤维复合滤料的制备及过滤性能探究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为原材料,以PET熔喷非织造布为接收基材,通过静电纺丝技术制备了微量串珠纤维复合滤料,利用扫描电子显微镜(SEM)观察纺丝液浓度、纺丝电压、纺丝距离对纤维形貌的影响,并研究了静电纺丝时间对复合滤料过滤性能的影响。结果表明,工艺参数最优组合为:纺丝液质量分数20%,纺丝电压38 kV和纺丝距离25 cm,并且各纺丝时间的复合滤料样品都表现出极高的过滤效率和较低的过滤阻力,综合考虑,优选纺丝时间为5min时,复合滤料可达到最佳的过滤性能。     

磷钼酸/聚苯乙烯/聚乙烯醇电纺纤维膜的制备及性能

采用静电纺丝法制备了磷钼酸/聚苯乙烯(PS)/聚乙烯醇(PVA)复合纤维,并将其模压成膜.利用红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线能谱(EDX)等对复合纤维及其膜的结构与形貌进行表征,并对复合纤维膜的光催化性能、力学性能及在水中稳定性进行测试.结果表明,在复合纤维中磷钼酸的Keggin结构得到保持.PS与PVA质量比为1∶1时,复合纤维形貌最佳,表面光滑,直径较小且分布均匀,复合纤维的直径随着磷钼酸含量的增加而减小.将磷钼酸固载于复合纤维膜上比直接使用具有更高的光催化活性,光照25 min后接近98%的甲基橙降解;复合纤维膜易于回收再利用,5次重复使用后,复合纤维膜没有破损,磷钼酸损失较少,光催化性能无明显下降.复合纤维膜的强度随磷钼酸含量的增加先增大后减小,韧性随PVA含量的增加而增大,随磷钼酸含量的增加而减小.     

静电纺制备丝素蛋白纳米纤维及其复合纳米纤维的研究进展

将生物材料通过静电纺丝制备成的纳米纤维,具有比表面积大、空隙率高、生物相容性好等优点,因此得到广泛研究。本文主要综述了近年来国内外静电纺丝制备丝素蛋白纳米纤维的研究现状,重点介绍了采用不同溶剂制备的纯丝素蛋白纳米纤维和丝素蛋白与其它材料复合制备的丝素蛋白复合纳米纤维,并展望丝素蛋白纳米纤维潜在的应用前景。     

硫化锌掺锰/聚乙烯醇复合纳米纤维的制备与表征

利用静电纺丝法与气固反应相结合, 成功地制备了硫化锌掺锰/聚乙烯醇复合纳米纤维, 并对所制备的复合物进行了表征, 探讨了复合物的结构及其性能.     

紫外接枝聚合聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯制备抗污染聚砜超滤膜

以二苯甲酮(BP)为紫外引发剂,将聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯(PEGMA)接枝在聚砜超滤膜表面以提高膜的抗污染性能.在二苯甲酮存在的条件下,波长较长(λ300nm)的紫外光(UV)辐射下发生提氢反应,可以有效防止聚砜分子主链的剪切,保持改性膜的分离性能.考察了PEGMA浓度、UV辐射时间和BP浓度对改性超滤膜接枝度、亲水性和抗污染性能的影响.用表面全反射红外光谱(ATR/FTIR)表征改性前后膜表面化学组成的变化.表面改性膜的纯水通量略有降低而牛血清白蛋白(BSA)截留率有所提高.随着接枝度的提高,PEGMA接枝改性膜的抗污染性能增加.     

聚砜酰胺超滤膜的制备和性能

本文研究了聚砜酰胺超滤膜制备的工艺条件和膜分离性能之间的关系。求得膜的分离性能随预压时间、蒸发时间、沉淀浴温度和溶剂种类而变化的规律。     

ZrO2纳米粒子原位杂化PVDF膜的制备及其抗污染性能

针对传统聚合物膜抗污染性差的问题,本文从杂化膜结构设计出发,提出将ZrO2纳米粒子的原位制备和聚偏氟乙烯(PVDF)相转化成膜过程有机结合的制膜新方法.该方法将阴离子交换树脂引入到N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,以氧氯化锆为原料,利用阴离子交换树脂提供的―OH与无机盐的阴离子进行交换,得到ZrO2纳米粒子均匀分散的N,N-二甲基甲酰胺溶胶体系.随后将PVDF聚合物溶解到所得的N,N-二甲基甲酰胺溶胶体系中,获得均一、透明的铸膜液.利用X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)对杂化膜中锆的存在状态和分散性能进行了表征.结果表明,ZrO2纳米粒子均匀分散在PVDF基体中,并且形成的纳米粒子的粒径约为10-20 nm.通过粘度、分相速度和膜形态的测定,研究了成膜机理.结果表明,ZrO2纳米粒子的引入加速了铸膜液成膜过程的分相速度.杂化膜的亲水性能通过接触角测定仪进行了评价.并选择以牛血清蛋白为代表模拟污染物,考察了杂化超滤膜的抗污染性能.结果表明,原位形成的ZrO2纳米粒子显著提高了膜的亲水性,减少了膜对蛋白质的吸附.这种将ZrO2纳米粒子的原位制备和PVDF相转化成膜过程有机结合的制膜新方法在有机-无机杂化膜的制备领域具有显著意义.     

静电纺丝制备空气过滤用抗分层聚酰胺66/聚丙烯腈/聚醚砜(PA-66/PAN/PES)三明治结构膜

通过在经处理的不锈钢网(SSM)上逐层电纺制备了简易有效的聚酰胺66/聚丙烯腈/聚醚砜(PA-66/PAN/PES)复合纤维过滤材料.材料中间层采用以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂的PAN/PES共混聚合物电纺而成.扫描电子显微镜表征和比表面积测试结果表明, 在相同纺丝条件下PES量的增加有利于减小纤维直径, 增大膜的孔隙率.同时, 通过拉伸实验测量了未带有SSM的膜的机械性能(5.857 MPa).利用PES的良好疏水性, 过滤膜表面具有相对良好的疏水效果, 接触角约为130.58°.在样品厚度尽可能相等的情况下, 通过对实际空气环境中0.3~5 μm的颗粒进行截流测试发现, PAN/PES-3的过滤效率达到且大于99%.通过机械振动和空气反吹考察了过滤膜的再生性能.此外, 还通过使用喷雾喷涂SSM研究了防分层过滤介质的基质.     

静电纺丝复合反渗透膜的改性制备与脱盐性能

利用静电纺丝技术在无纺布上制备PET纳米纤维膜, 并用交联壳聚糖对其进行改性得到壳聚糖改性纳米纤维复合膜. 以间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)为单体, 采用界面聚合法在壳聚糖改性纳米纤维复合膜的表面制备聚酰胺分离层, 得到新型静电纺丝纳米纤维基复合反渗透膜. 新型复合反渗透膜具有典型的聚酰胺复合反渗透膜的表面脊-谷结构. 从膜的表面形貌、 亲水性、 分离性能等3个方面对水相MPD溶液中阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的含量对膜结构和性能的影响进行了系统研究. 结果表明, SDBS的含量对膜形态结构的均匀性和亲水性有一定影响, 且随着SDBS含量的增加, 膜的脱盐率先增大后减小, 而通量小幅度上升后, 先减小后增大, 呈现规律性变化.     

Preparation and Evaluation of iPP/GO Microfiltration Membrane with Enhanced Antifouling Property

Isotactic polypropylene(iPP) and graphene oxide(GO), dispersed in dibutyl phthalate(DBP) and dioctyl phthalate(DOP), were blended to prepare organic-inorganic-blended microfiltration membranes using thermally induced phase separation(TIPS). These membranes were characterized by scanning electron microscopy(SEM), Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), contact angle measurements, mechanical properties, permeation tests, and porosity measurements. The morphology studied by SEM shows larger pores of the GO-blended membranes when compared to those of unmodified iPP membranes. Composite iPP/GO membranes achieve better performance in terms of water fluxes and pure water fluxes recovery ratio due to the hydrophilic nature of GO when compared with the pure iPP membranes. The addition of GO increases the permeability and the tensile strength by 352.98% and 123%, respectively, and also decreases the contact angle from 125° to 52.33°. We concluded that the composite membrane with 0.3% GO has the best antifouling ability of the membranes tested because it has the highest values of mean pore radius, porosity, and water flux observed in this study.     

The effect of heat treatment of PES and PVDF ultrafiltration membranes on morphology and performance for milk filtration

The flat sheet polyethersulfone (PES) and poly(vinylidene fluoride) (PVDF) membranes were prepared by immersion precipitation technique. The influence of hot air and water treatment on morphology and performance of membranes were investigated. The membranes were characterized by AFM, SEM, cross-flow filtration of milk and fouling analysis. The PES membrane turns to a denser structure with thick skin layer by air treatment at various temperatures during different times. This diminishes the pure water flux (PWF). However the milk permeation flux (MPF) was considerably improved at 100 °C air treatment for 20 min with no change in protein rejection. The smooth surface and slight decrease in surface pore size for air treated PES membrane at 100 °C compared to untreated membrane may cause this behavior for the membrane. The water treatment of PES membranes at 55 and 75 °C declines the PWF and MPF and increases the protein rejection. This is due to slight decrease in membrane surface pore size. The treatment of PES membrane with water at higher temperature results in a porous structure with superior performance. The fouling analysis of 20 min treated membrane indicates that the surface properties of 100 °C air treated and 95 °C water treated PES membranes are improved compared to untreated membrane. The SEM observation depicts that the morphology of air and water treated PVDF membranes was denser and smoother with increasing the heat treatment temperature. The 20 min air treated PVDF membranes at 100 °C and water treated at 95 °C exhibited the highest performance and antifouling properties.     

Antifouling ultrafiltration membrane composed of polyethersulfone and sulfobetaine copolymer

A new random copolymer was synthesized by reacting hydrophilic N,N-dimethyl-N-methacryloxyethyl-N-(3-sulfopropyl) (DMMSA) with hydrophobic butyl methacrylate (BMA) through a conventional radical polymerization. The as-prepared sulfobetaine copolymer (DMMSA–BMA) was blended with polyethersulfone (PES) to fabricate antifouling ultrafiltration membrane for BSA separation. The X-ray photoelectron spectroscopy analysis of blend membranes revealed concentration of sulfobetaine groups at the membrane surfaces that endowed the membrane with higher hydrophilicity and better antifouling property. For the membrane with 8.0 wt% DMMSA–BMA copolymer concentration (No. 5), irreversible fouling has been considerably reduced and the flux recovery rate of the blend membrane reached as high as 82.8%. Furthermore, the blend membrane could effectively resist BSA fouling in a wide pH range from 4.0 to 8.0.