静电纺聚丙烯腈纳米纤维晶态结构及取向的形成

采用新型流动水浴收集方式制备出连续单向排列的静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米初生纤维,收集静电纺丝不同阶段的静电纺PAN纳米纤维,并在热水中进行后牵伸,使其伸长至原长的2倍、3倍.通过扫描电子显微镜(SEM)、广角X射线衍射(WAXD)等方法对静电纺丝过程不同阶段的PAN纳米纤维的形貌、直径、致密性、晶态结构及取向进行了表征.研究表明,(1)在静电纺丝过程中PAN纺丝液射流受到牵伸作用,静电纺PAN纳米纤维的晶态结构形成并逐渐完善.纳米纤维的直径随着静电纺丝过程逐渐减小(从664 nm减小至353 nm),结晶度从42.55％增加至47.76％,晶区取向由37.48％提高至43.93％.纳米纤维致密性也逐渐提高(密度由1.1917 g/cm3增加至1.1943 g/cm3).(2)静电纺丝过程进入PAN射流溶剂含量较低的阶段后,继续通过静电纺丝过程提高纳米初生纤维晶态结构及取向的效果很有限,而通过热水后牵伸过程可进一步使晶态结构及取向得到有效果的完善.研究同时发现,静电纺初生纤维的晶态结构及取向与其在热水牵伸过程中的进一步完善具有相关性.     

丙烯腈-衣康酸基纳米纤维纱线的热稳定及碳化研究

碳纳米纤维主要以聚丙烯腈(PAN)作为前驱体,通过纺丝、热稳定、碳化等后处理工艺制备而得.但是,PAN基纳米纤维取向度低、致密性差,热稳定后环化度低,碳化后导电性差等缺点阻碍其在高性能碳纳米纤维领域的发展.因此,在PAN分子链中引入衣康酸(IA),通过溶液聚合法合成了P(AN-co-IA)共聚物并通过静电纺丝法制备了P...     

丙烯腈-衣康酸基纳米纤维纱线的热稳定及碳化研究

碳纳米纤维主要以聚丙烯腈(PAN)作为前驱体,通过纺丝、热稳定、碳化等后处理工艺制备而得.但是,PAN基纳米纤维取向度低、致密性差,热稳定后环化度低,碳化后导电性差等缺点阻碍其在高性能碳纳米纤维领域的发展.因此,在PAN分子链中引入衣康酸(IA),通过溶液聚合法合成了P(AN-co-IA)共聚物并通过静电纺丝法制备了P...     

取向静电纺丝纳米纤维的制备及应用研究进展

简单描述了静电纺丝的基本装置、原理;为制得高性能的取向纳米纤维,对静电纺丝中出现的不稳定性进行了研究,介绍了三种不稳定状况,并分析了其产生原因.列举了通过改变接收装置、控制电场和附加磁场等方法,改进静电纺丝技术来制取连续取向的纳米纤维,并对各种方法进行了简单的评价,指出磁化静电纺丝(MES)是目前制备取向纳米纤维最具有发展前景的方法.简要介绍了取向纳米纤维在生物组织工程领域方面的应用,并对其未来作了展望.     

掺杂羧基化碳纳米管的纳米碳纤维前驱体的制备及表征

为获得结构完整、 性能优良的纳米碳纤维前驱体, 采用静电纺丝法制备了掺杂羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs)的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维. 用扫描电子显微镜、 偏振红外光谱、 透射电子显微镜、 拉曼光谱及拉伸性能测试等对杂化纳米纤维的微观结构和力学性能进行了研究, 分析了MWCNTs含量的影响. 实验结果表明, 5%(质量分数)的MWCNTs掺杂量为杂化纳米纤维直径的突变点, 且MWCNTs的加入有利于PAN分子链的取向, MWCNTs在PAN纤维中大体上沿纤维轴向取向分布. 3%MWCNTs/PAN杂化纳米纤维的拉伸强度和拉伸模量分别达到88.6 MPa和3.21 GPa.     

静电纺丝制备石墨烯基复合纳米纤维研究进展

在静电纺丝纳米纤维中加入纳米填料——石墨烯(G),有助于提高纳米纤维的性能,扩展其应用领域。本文综述了近年来国内外静电纺丝制备石墨烯基复合纳米纤维的研究现状,重点介绍了石墨烯与聚酰胺(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、二氧化钛(TiO2)等复合纳米纤维制备的研究进展及其在光催化剂、超级电容器、染料敏化太阳能电池(DSSCs)、传感器、生物医学等方面的应用潜力,展望了石墨烯基复合纳米纤维的发展前景。     

PAN溶液纺丝过程分子链形变及取向的力场相关性研究

通过剪切及拉伸流变性能分析研究了聚丙烯腈(PAN)干湿法及湿法过程中初生纤维分子链的形变过程,同时采用声速法研究了初生纤维取向结构对外力场环境的依赖性。结果表明,剪切造成PAN分子链的解缠结并形成预有序结构,而牵伸的主要作用是使分子链网络发生形变与物理交联点的消除。在相同剪切条件下,干湿法过程由于巴勒斯效应的存在,湿法制备的初生纤维分子链取向因子优于干湿法初生纤维。同时,在相同牵伸条件下,由于需要额外克服粘性解缠过程产生的内应力,湿法制备的初生纤维分子链取向因子优于干湿法初生纤维。剪切速率的增加更有利于湿法初生纤维的分子链取向的形成,而牵伸力的增加更有利于干湿法初生纤维的分子链取向的形成。     

增强复合静电纺纳米纤维膜

静电纺丝纳米纤维膜具有孔隙率高、孔径小、透气性好等优良性能。但由于纤维太细,且纤维间没有有效的粘结,其强度较低,严重限制了它的应用。本文采用高/低熔点热熔性的两种高聚物进行混合静电纺丝,制备了聚丙烯腈/聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PAN/PVDF-HFP)、聚偏氟乙烯/聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF/PVDF-HFP)复合纳米纤维膜,并通过110℃、3MPa、5min的热压后处理,使PVDF-HFP部分熔融,制得具有点粘结的增强复合纳米纤维膜。测试结果显示,较处理前,增强PAN/PVDF-HFP、PVDF/PVDF-HFP复合纳米纤维膜的拉伸断裂强度分别提高了923.1%和665.7%,达到17.8MPa和26.9MPa,且同时保留了优良的孔隙率与透气性能。     

静电喷雾结合热压处理制备荷负电PVA-SA/PAN纳米纤维基复合滤膜及其纳滤性能研究

以静电纺丝聚丙烯腈(PAN)纳米纤维作为多孔支撑层,以亲水材料聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)为亲水表层材料,通过静电喷雾技术将亲水表层材料沉积在纳米纤维多孔基膜表面,然后将表层PVA-SA纳米串珠层通过水蒸气加湿辅助热压成膜处理在PAN基膜上软化压延形成完整的致密薄膜,最后经过戊二醛交联制备PVA-SA/PAN纳米纤维基复合滤膜.通过对加湿时间、热压温度、热压时间以及PVA-SA静电喷雾时间等成膜工艺条件和交联条件进行优化制备出结构完整的PVA-SA/PAN纳米纤维基复合滤膜.所制备的复合滤膜荷负电,它对阴离子染料具有较好的过滤效果:在0.6 MPa的操作压力下对100 mg/kg的固绿染料的渗透通量为57.1 L/(m~2h),截留率为96.8%.     

静电纺丝制备醋酸纤维素复合纳米纤维的研究进展

静电纺丝技术就是通过带电聚合物溶液或熔体的喷射来制备纳米纤维,是一种制备纳米纤维材料简单有效的技术。醋酸纤维素(CA)易溶于有机溶剂,常作为纤维素的替代材料应用于静电纺丝领域。本文总结了近年来国内外采用静电纺丝技术制备CA复合纳米纤维的研究新进展,重点介绍了CA/CNTs复合纳米纤维、CA/金属粒子复合纳米纤维、CA/金属氧化物复合纳米纤维、CA基载药复合纳米纤维、CA/PAN复合纳米纤维、CA/PVA复合纳米纤维、CA/CS复合纳米纤维等CA复合纳米纤维的研究进展以及潜在的应用领域。     

静电纺丝法制备MgO纳米纤维

以聚乙烯醇(PVA)作为络合剂与醋酸镁反应制得前驱体，采用静电纺丝法制得聚乙烯醇(PVA)／醋酸镁复合纤维，经焙烧后得到分布均匀、具有较高比表面积和多孔结构的。MgO纳米纤维．对所制得的纳米纤维的结晶度、纯度和表面形貌，分别采用X射线粉末衍射、差热一热重分析(TG-DTA)、红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)等分析测试手段进行了表征．结果表明，煅烧温度对纳米纤维的结晶度和形貌有很大影响．     

基于静电纺丝技术的取向纳米纤维

纳米纤维作为一维纳米材料的一个重要分支,有着广泛的应用前景。静电纺丝技术是一种制备一维纳米纤维的有效方法。然而,传统制备工艺制得的纳米纤维常为无序排列的结构,极大限制了其应用。近十几年来,通过对喷丝装置、纤维分化区及接收装置的改进获得了取向纳米纤维(aligned nanofibers, ANFs),引发了研究者的广泛关注,但对于取向纳米纤维的制备与应用未见系统性的论述。本文系统总结了采用静电纺丝技术制备取向纳米纤维的方法,并评述了这种取向结构在生物组织工程修复、传感器、增强材料及能源等领域中的应用。鉴于ANFs在生物组织工程中得到广泛的关注,本文对其进行了着重介绍。而在能源领域,本文主要阐述在质子交换膜燃料电池方面的应用。最后,本文总结了ANFs存在的问题,并展望了其未来的发展。     

静电纺丝制备铁(Ⅱ)/聚丙烯腈复合纳米纤维及其应用于吸附铬(Ⅵ)

利用静电纺丝技术制备了铁(Ⅱ)/聚丙烯腈[Fe(Ⅱ)/PAN]复合纳米纤维,用于吸附检测溶液中的铬(Ⅵ)。SEM及BET分析可知,纤维形态结构均匀,直径大约为153nm,比表面积为14.0m2·g-1。Fe(Ⅱ)/PAN复合纳米纤维表面携带的PAN…Fe(Ⅱ)(OH)+官能团能快速吸附去除溶液中的铬(Ⅵ),并将其还原为铬(Ⅲ)。根据吸附等温线模型分析,Langmuir模型更适合本体系,最大吸附量为5.40mg·g-1。在优化的试验条件下,97%的铬(Ⅵ)可被从溶液中去除。     

聚丙烯腈/氧化石墨烯复合纳米纤维的制备与性能研究

以氧化石墨烯为添加物,采用静电纺丝的方法制备不同质量分数的聚丙烯腈/氧化石墨烯(PAN/GO)复合纳米纤维。使用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对复合纳米纤维的微观结构进行观察;采用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)研究复合纳米纤维的热学性能随着氧化石墨烯添加量增加的变化;采用微机控制电子万能试验机对复合纳米纤维的力学性能进行研究。结果表明,加入氧化石墨烯后,纺制的PAN/GO纳米复合纤维会变细,但随着GO添加量的增多出现珠节现象,降低了纤维的粗细均匀度,同时加入GO后对PAN的氧化具有一定的抑制作用,而且GO的加入也使PAN的力学性能增加,当加入量为0.1%时断裂强力增加了一倍,但添加量为1%时,断裂强力又会降低,综合实验结果显示当加入氧化石墨烯的质量分数为0.1%时最适宜。     

聚合物的静电纺丝

静电纺丝法是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝方法.由纳米纤维制得的无纺布,具有孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大等优点,从而赋予了静电纺丝纤维广泛的应用前景,它已在国内外引起了广泛的关注.本文介绍了静电纺丝的装置、基本原理及静电纺丝制备纳米纤维的研究进展,同时也叙述了其在各个领域的应用,最后展望了静电纺丝制备纳米纤维的发展方向及前景.     

Bi_(20)TiO_(32)/聚丙烯腈复合纳米纤维的制备及其对异丙隆的光催化降解性能

采用溶剂热法制备了可见光响应型光催化剂Bi_(20)TiO_(32),为了实现该光催化剂的固定化负载,进一步以Bi_(20)TiO_(32)和聚丙烯腈(PAN)为原料,通过同轴静电纺丝法制备了不同光催化剂含量的Bi_(20)TiO_(32)/PAN复合纳米纤维。通过这一途径一方面可以便于光催化剂的回收利用,另一方面纳米纤维结构可以提高光催化剂与有机污染物反应的接触面积。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和氮气吸附-脱附法对样品的物相组成、形貌结构、光谱吸收和比表面积等进行表征。研究了在可见光照射下Bi_(20)TiO_(32)/PAN复合纳米纤维膜对苯脲类农药异丙隆的光催化降解性能。结果显示,制备的Bi_(20)TiO_(32)光催化剂禁带宽度为2.35 eV,属于典型的可见光响应型光催化剂。制备的Bi_(20)TiO_(32)/PAN复合纳米纤维直径在600~700 nm,Bi_(20)TiO_(32)可以在纳米纤维表面均匀负载,复合纳米纤维膜对可见光具有明显的响应性,对异丙隆具有很好的光催化降解效果,其中光催化剂质量分数为25.7%的样品S3对异丙隆的降解率最高可达到87%。这一研究表明,通过同轴静电纺丝法将光催化剂负载于有机纳米纤维表面,可以保持光催化剂原有光催化效果,是实现光催化剂固定化一条较好的途径。     

静电纺丝法制备聚丙烯腈/聚苯胺复合纳米纤维及其表征

利用静电纺丝技术,以聚丙烯腈(PAN)和苯胺(ANI)为前驱物,用过硫酸胺(APS)溶液在低温下缓慢氧化聚合,制备了PAN/PANI复合纳米纤维,直径约500 nm.通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和激光拉曼(RAMAN)光谱仪等测试手段对材料的形貌和结构进行了表征.探讨了材料制备过程中影响纤维形貌、尺寸、均匀度的因素和PANI含量对复合纤维导电性能的影响,结果表明,PAN浓度、ANI的加入量和电压是影响纤维特性的主要因素;PANI在PAN基体中呈纳米尺寸分布,复合纳米纤维具有良好的导电性能,导电率可达10-2S/cm.     

聚苯硫醚纤维的抗张强度与工艺和结构的关系

以熔融纺丝法制备出不同结晶度的各向同性聚苯硫醚纤维作为样品,根据密度和声速测定值确定出PPS晶相和无定形相的本征横向声模量E0⊥,c(4.40 GPa)和E0⊥,am(1.99 GPa).利用密度梯度法测定出的结晶度Xc和X-衍射法测定的晶区取向因子fc,按照Samules模型计算出不同牵伸和定型工艺下制备的PPS纤维样品的非晶区取向因子(fam),在此基础上分析PPS纤维抗张强度与牵伸定型工艺参数、结构之间的关系.结果表明,PPS纤维的最佳牵伸温度及紧张热定型温度分别在90℃和190℃附近;提高PPS纤维的牵伸温度及紧张热定型温度可以增加纤维的结晶度,在一定范围内对纤维抗张强度的增加有促进作用;但较高的牵伸温度及紧张热定型温度不利于纤维非晶区取向的提高,造成PPS纤维抗张强度降低.牵伸倍数的增加可以有效提高PPS纤维的非晶区取向程度,抗张强度也随着增加.     

取向对聚左旋乳酸/聚右旋乳酸复合物纤维结晶性能的影响

通过熔融纺丝的方法制备了PLLA/PDLA复合物初生纤维,在60℃拉伸获得高取向的牵伸纤维.采用X-ray散射为主要表征手段,结合差示扫描量热(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术,系统研究了不同初始结构的PLLA/PDLA复合物纤维在不同温度下的结晶行为,重点阐明了取向对PLA复合物纤维结晶结构的影响.结果表明,取向促进复合物纤维中立构晶的形成;将纤维升温至200℃停留3 min后,再进行降温,降温过程中,高度取向的牵伸纤维只有立构晶形成,而初生纤维则在150℃左右出现α晶,表明纤维中取向的立构晶会抑制α晶的形成.综合实验结果发现,通过低温牵伸初生纤维,然后高温(α晶熔点以上)退火,可制备出高取向且具有高立构晶含量的PLLA/PDLA复合物纤维.     

β-环糊精功能化聚丙烯腈纳米纤维的制备及对亚甲基蓝的吸附性能

以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,利用静电纺丝法制备了聚丙烯腈(PAN)/β-环糊精(β-CD)纳米纤维.通过场发射扫描电镜、红外光谱和粉末XRD对纳米纤维进行了表征,并检测了纺丝溶液的电导率和黏度.结果表明,β-CD的添加量可以改善纳米纤维的形貌,固定在纤维上的β-CD保留了空腔结构,为其在纳米纤维中发挥超分子...