AgNPs-AC复合纤维的制备及其吸附与抗菌性能

制备具有较好吸附抗菌性能的纳米过滤材料是过滤领域的一个关键问题。在多种纤维与薄膜材料的制备方法中,静电纺丝法具有比表面积大、孔隙率高的特点,为制备具有吸附抗菌性能的纳米过滤材料提供了一种有效思路。本文通过静电纺丝法制备了纳米银颗粒-活性炭(AgNPs-AC)复合纳米纤维膜,将纳米银颗粒沉积在活性炭载体上,目的是制备一种具有良好吸附抗菌功能的高性能过滤电纺复合纤维膜。通过SEM、XRD等设备对复合纳米纤维的形貌与结构进行表征,并考察该复合纤维膜的吸附性能和抗菌性能。结果表明,所制备的AgNPs-AC复合纳米纤维膜随活性炭、银浓度的增大,纤维直径分布逐步趋于均匀。并且在EVOH质量分数为10%,硝酸银/活性炭浓度比为0.05/0.085时,该复合纤维膜的吸附性能最好。此外,AgNPs-AC复合纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌表现出良好的抗菌性能。     

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。     

H4SiW12O40/乙烯-乙烯醇共聚物复合纳米纤维膜的制备及光催化性能

利用静电纺丝技术制备了H₄SiW₁₂O₄₀(SiW₁₂)/乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)复合纳米纤维膜. X射线能谱(EDX)和红外光谱(IR)表征结果表明, SiW₁₂负载到EVOH纤维膜中, 且其Keggin结构完好无损. SiW₁₂/EVOH复合纳米纤维膜在氙灯光源照射下对甲基橙(MO)表现出优异的光催化活性. 当EVOH与SiW₁₂的质量比为2:1时, MO降解率可达96.3%. 复合纳米纤维膜优异的光催化活性主要归于EVOH与SiW₁₂的协同相互作用. 复合纤维膜具有良好的可重复使用性, 循环使用3次后, 其光催化活性没有明显下降. 因此, SiW₁₂/EVOH复合纳米纤维膜在去除废水中有机染料方面具有广阔的应用前景.     

聚合物微/纳米纤维膜的研究与应用

近年来聚合物微/纳米纤维膜因具有比表面积大、密度低、孔隙率高、孔间结合性良好、易与纳米尺寸的活性物质结合等系列优异性能而受到越来越多的关注。本文归纳了聚合物微/纳米纤维的制备及其发展;分类介绍了聚合物微/纳米纤维膜的研究进展和表征方法;同时概述了聚合物微/纳米纤维膜应用在过滤材料、医药、组织工程等方面的研究情况。     

天然高分子静电纺丝水处理膜的研究进展

膜分离技术具有高效、节能、选择性好、操作简单等优点,是目前非常流行的水处理技术,有着巨大的应用前景.静电纺丝纳米纤维膜以其高孔隙率、孔径均匀、比表面积大、易于制备等独特性能已成为膜分离技术的重要发展方向.本文综述了一维纳米结构、核壳和中空结构以及多级结构静电纺丝纳米纤维材料的制备原理、结构和性能,着重介绍了以天然高分子...     

水和辛胺对ZnO多孔纳米块体孔道结构的影响

以ZnO纳米颗粒为原料, 分别用水和辛胺水溶液作为造孔剂, 利用溶剂热压方法制备了ZnO多孔纳米块体. 实验结果表明, 当以水作造孔剂时, 随着ZnO纳米粉/水(质量比)比值的减小, ZnO多孔纳米块体的孔径分布变宽, 比表面积和孔隙率增加; 加入辛胺后, ZnO多孔纳米块体的孔径分布变窄, 但比表面积和孔隙率略有减少. 随着辛胺用量的增加, 比表面积和孔隙率又同时呈上升趋势. 对ZnO多孔纳米块体进行的红外吸收测试结果表明, 在制备多孔纳米块体过程中, 水及辛胺基本上都从样品中逸出, 孔道中只有微量残留.     

TIPS法制备聚偏氟乙烯平板微孔膜及其表征

以邻苯二甲酸二甲酯(DMP)为稀释剂,采用热致相分离法(TIPS)制备了聚偏氟乙烯(PVDF)平板微孔膜。利用差示扫描量热仪分析了不同PVDF/DMP体系的结晶性能;通过测试纯水通量、孔隙率、泡点、平均孔径、拉伸强度等对膜进行了表征。结果表明:DMP含量增大,结晶温度向低温方向移动,膜拉伸强度降低,当DMP的质量分数为0.70时膜拉伸强度有明显拐点;PVDF/DMP体系冷却发生固-液相分离;PVDF含量增大,膜水通量、孔隙率、最大孔径和平均孔径均减小。     

静电纺丝技术在锂离子动力电池中的应用

锂离子动力电池,作为动力源,要求其具有较高的比容量、倍率性能、热稳定性及优异的循环性能。静电纺丝技术是一种新型纳米纤维制备技术,因其制备的纳米纤维膜具有比表面积大和孔隙率高等特点,近年来在锂离子电池领域得到了广泛应用,有望成为大幅改善锂离子动力电池性能的关键技术。基于锂离子动力电池的特性,当前静电纺丝技术主要用于制备高孔隙率的纳米纤维膜、高分子共混膜及无机-高分子复合膜等隔膜材料以提高隔膜的机械性能和热稳定性;此外,静电纺丝技术还被用于改善磷酸铁锂等聚阴离子型正极材料及石墨负极材料的电化学性能。本文还针对上述研究中存在的问题,提出了未来静电纺丝技术在锂离子动力电池中应用的可改进的研究方案。     

基于静电纺丝技术的多级结构聚合物纳米纤维复合材料的研究进展

静电纺丝技术是目前制备纳米纤维最重要的方法之一,以其制备的纤维具有直径可控、比表面积大、孔隙率高等优点,因而被广泛应用于过滤、催化、传感器及生物医学等众多领域.以静电纺丝纤维为模板可进一步构建多级结构的功能性聚合物纳米纤维复合材料,拓宽其应用范围.本文着重概述了近年来基于静电纺丝技术的简单共混型、核壳结构及多级结构的聚合物纳米纤维复合材料的制备、结构及性能,并展望了其应用研究前景.     

功能性纳米纤维的静电纺丝制备及其生物医学应用研究

从结构的角度来说,天然的细胞外基质是由各种纳米尺度的蛋白纤维原和纤维交织而成的网状结构,静电纺丝制备纤维的直径在数十纳米到微米间可调,由它们松散堆积得到的多孔结构,不仅具有高孔隙率、高表面积、易于组合成不同形状的三维结构,还可以从尺度和形态上仿生模拟天然细胞外基质的胶原纤维(50～500nm)网络结构,这使静电纺丝纳米纤维支架成为组织工程支架的理想选择之一。本文结合所在课题组近年来在功能性纳米纤维的研究,详细介绍多种功能性纳米纤维的制备、生物医学应用等方面在国内外的研究进展,并探讨了基于功能性纳米纤维发展新型口腔/硬组织修复材料及产品的潜在应用研究。     

三醋酸纤维素纳米纤维膜的制备及其油水分离应用

石油开采和油船运输泄露的油污污染日益突出,使得质轻、亲水疏油的油水分离材料得到广泛关注。本文在无任何添加剂条件下,以三醋酸纤维素(TCA)/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶液通过热致相分离(TIPS)制备TCA纳米纤维膜。研究了淬火时间、温度和聚合物浓度等条件对TCA纳米纤维膜形貌的影响。TCA纳米纤维膜的形貌、孔隙率和比表面积通过SEM、乙醇法和N2吸脱附表征。实验结果表明,最佳实验条件为:淬火时间180 min、淬火温度-20℃、聚合物质量分数5%,得到直径为(110±28)nm均匀纤维膜。与块状TCA流延膜相比,TCA纳米纤维膜的高孔隙率和大比表面积以及表面特殊的微/纳结构,使其水接触角由86.2°增加到137.5°。由于高疏水性和亲油性以及强烈的毛细作用,TCA纳米纤维膜的吸油容量达到21.5 g/g,分别是流延膜的20~42倍,且可快速吸收油水混合物中的油层。TCA纳米纤维膜是一种可生物降解的溢油污染清洁材料。     

刺激响应性电纺纳米纤维

采用静电纺丝法制备的、平均直径通常小于1000 nm的刺激响应性电纺纳米纤维是一种可响应外界刺激而发生物理化学性能改变的智能聚合物纤维,由它形成的纤维膜具有比表面积大、孔隙率高、对外界刺激产生响应速度快等优点,因此在诸多领域显示出诱人的应用前景,是近年来受到国内外高度关注的一种智能纳米材料。本文首先归纳了制备刺激响应性电纺纳米纤维的三种方法。然后从成纤聚合物的合成或选用、纺丝液配制、静电纺丝和后处理4个方面讨论了制备过程中影响纳米纤维尺寸、结构和刺激响应性等性能的主要因素。接下来重点述评了除电场外的其他各种刺激响应性电纺纳米纤维的设计及其构建研究进展,另外介绍了这些刺激响应性电纺纳米纤维膜在分离与纯化、药物控制释放、伤口敷料、细胞培养、传感器与检测等方面的应用研究情况。最后,就它们的未来研究方向进行了展望。     

热塑性淀粉/乙烯-乙烯醇共聚物复合材料的制备与性能

利用熔融共混的方法,制备得到热塑性淀粉/乙烯-乙烯醇共聚物（TPS/EVOH）复合材料,并对该复合体系的加工性能、机械性能、动态力学性能、流变性能以及吸水性进行了研究.结果表明：随着EVOH含量增加,复合材料中分子间作用力加强;复合体系的机械性能得到改善;当EVOH含量到达30%后,复合材料的吸水性明显降低.     

多尺度结构Ag/PA6纳米纤维膜的制备及其催化性能

随着工业的进步,废水处理特别是印染废水的处理成为亟待解决的问题.银纳米粒子因其特殊的物理化学性能而表现出催化活性,但银纳米粒子的团聚限制了其使用,所以出现了一系列新的载体材料,如微球、薄膜和纤维等.其中电纺纳米纤维由于具有高比表面积,作为载体材料具有非常大的优势,而将常规电纺纳米纤维作为载体也已有报道.但是,将具有更高比表面积的电纺纳米纤维作为载体,特别是一种类似于树枝状结构的多尺度纳米纤维作为载体还鲜有报道.本文制备了一种多尺度结构的PA6纳米纤维膜,该纳米纤维膜由直径为50?120 nm的主纤维和10?50 nm的分支纤维构成;由于分支纤维的出现,多尺度结构纳米纤维膜的比表面积得到了提高,可以为银纳米粒子的负载提供更多附着位点.制备的多尺度结构纳米纤维膜通过银胶溶液浸渍成功地负载银纳米粒子,对制备的纳米纤维膜的形态、化学结构以及对亚甲基蓝的催化性能进行了探讨.SEM,EDS和TEM结果表明,银纳米粒子成功地负载在多尺度结构纳米纤维的表面,并且银纳米粒子的粒径以及负载量可以通过变换银胶溶液的浓度合理调控.此外,与常规PA6纳米纤维膜相比,多尺度结构纳米纤维膜更有利于银纳米粒子的分散,同样通过银胶溶液A浸渍,负载在多尺度结构纳米纤维上银纳米粒子粒径为8.6 nm,而负载在普通PA6纳米纤维上银纳米粒子粒径为11.2 nm.XPS分析表明,银纳米粒子成功地负载到多尺度结构纳米纤维上,并且经不同银胶溶液处理,纳米纤维膜的载银量不同.通过O的高能XPS分析发现,银纳米粒子与PA6分子间形成了配位键,这在一定程度上有利于Ag纳米粒子的固定,阻止了Ag纳米粒子的团聚.Ag/PA6纳米纤维膜以及多尺度结构Ag/PA6纳米纤维膜催化降解实验表明,多尺度结构Ag/PA6纳米纤维膜具有较高的催化活性,反应2 h后对10 mg/L亚甲基蓝的降解率达到98.13%,并且降解过程符合伪一级动力学.不同浸渍液浓度处理纳米纤维膜催化实验表明,Ag纳米粒子的大小以及含量都会影响纳米纤维的催化活性,纳米粒子粒径越小,其催化活性越高;不同NaBH4加入量催化体系催化实验表明,随着NaBH4加入量的增大,催化体系的降解率增高,其对催化体系的催化性能起着至关重要的作用;其他条件一定,随着染料初始浓度的增大,催化体系的催化性能下降;循环实验表明,经5次循环之后,其降解率仍高达83.5%,该纳米纤维膜具有一定的循环使用性能.     

PP/PMIA@PVDF-HFP纳米纤维复合滤材的制备及性能

随着空气污染的日益严重,高效低阻空气过滤材料的开发成为研究热点.为了提高聚丙烯(PP)熔喷过滤材料的过滤性能,本文以PP熔喷过滤材料为基材,聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为皮层,聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为芯层,采用同轴静电纺丝技术制备了具有高效低阻特性的PP/PMIA@PVDF-HFP纳米纤维复合滤材,研究了纺丝工艺和热处理等对滤材形貌、孔径、透气性和过滤性能的影响.在高温作用下,耐高温性能优异的芯层组分PMIA可以保持原有形态,而低熔点的皮层组分PVDF-HFP将会熔融,进而将纳米纤维粘结在一起.因此,通过热处理的方式可以实现纳米纤维膜孔结构的调控,并提高复合纤维滤材对空气中微小颗粒物的拦截能力.结果表明,当静电纺丝时间为60 min时,热处理后PP/PMIA@PVDF-HFP纳米纤维复合滤材孔隙率稳定在约75%,平均孔径为2.58μm,透气率为132.74 mm/s;对粒径<2.5μm的固体颗粒物(PM2.5)的过滤效率可达97.67%,过滤阻力仅为45.1 Pa,综合性能较优,且在不同风速、不同颗粒物浓度和长时间使用等条件下仍能保持优异的过滤性能.     

静电纺丝法制备胆固醇-g-聚乳酸液晶/ 聚乳酸复合纳米纤维膜

以辛酸亚锡为催化剂, 胆固醇(CHOL)为共引发剂引发D,L-丙交酯开环聚合, 制备了胆固醇-g-聚(D,L-乳酸)(CHOL-g-PDLLA)低聚物, 采用偏光显微镜(POM)和差示扫描量热(DSC)方法考察了其液晶特性. 通过静电纺丝技术制备了CHOL/PDLLA和CHOL-g-PDLLA /PDLLA复合纳米纤维膜, 对其形貌、界面相容性、孔隙率、拉伸性能和细胞相容性进行了研究. 结果表明, CHOL-g-PDLLA为一种热致胆甾型液晶, 液晶温度区间为21.8~74.5 ℃; CHOL-g-PDLLA/PDLLA复合纳米纤维膜的纤维形态良好, 表面均匀光滑, 孔隙率在70%~75%之间, 且其界面相容性优于相应的CHOL/PDLLA. 随着CHOL和CHOL-g-PDLLA含量的增加, 复合纳米纤维膜的拉伸强度逐渐下降, 但CHOL-g-PDLLA/PDLLA复合纳米纤维膜的拉伸强度显著大于CHOL/PDLLA. 体外骨髓间充质干细胞培养结果显示, CHOL-g-PDLLA/PDLLA复合纳米纤维膜具有良好的细胞相容性, 且优于相应的PDLLA和CHOL/PDLLA纳米纤维膜.     

静电纺丝纳米纤维膜固定化酶及其应用*

静电纺丝是一种简单有效的制备聚合物纳米纤维的技术,在组织工程、药物控释和传感器等方面具有广泛的应用。采用静电纺丝技术制备得到的纳米纤维膜具有比表面积大、孔隙率高和易于分离回收等优点,可以作为一种优良的酶固定化载体,目前在酶固定化领域受到了广泛的关注。本文综述了近年来静电纺丝纳米纤维膜固定化酶的研究进展,在阐述静电纺丝纳米纤维膜制备技术的基础上,详细介绍了纳米纤维膜表面担载法和包埋法固定化酶的原理和方法,分析了不同固定化方法的优缺点,并讨论了静电纺丝纳米纤维膜固定化酶的应用前景,对静电纺丝纳米纤维膜固定化酶的发展方向进行了展望。     

乙烯-乙烯醇共聚物/碳纳米管复合发泡材料的电磁屏蔽性能研究

选用高机械强度和耐气候性乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)作为基体,添加高效导电填料多壁碳纳米管(MWCNTs),同时为了进一步提高材料性能,添加了聚醚多元醇(EOPO)与4,4’-二苯基甲烷二异氰酸(MDI)的共聚物.采用绿色环保的超临界二氧化碳发泡法制备EVOH/MDI-g-EOPO/MWCNTs纳米复合发泡材料,结果表明在EVOH/MDI-g-EOPO/MWCNTs复合材料中引入多孔结构,利用多层界面反射-吸收电磁波,比电磁屏蔽性能提升270%.通过调控MWCNTs体积含量与泡孔结构,当MWCNTs体积含量达到2.7 wt%时,EVOH/MDI-g-EOPO/MWCNTs复合发泡材料在X波段(9～12 GHz)表现出优异的比电磁屏蔽效能(41.76 dB·cm³/g).     

聚合物/TiO2杂化纳米纤维微孔膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

利用静电纺丝技术,制备了不同的聚合物/TiO2杂化纳米纤维微孔膜,吸附液体电解质后形成聚合物/TiO2杂化纳米纤维微孔膜准固态电解质,应用于制备准固态染料敏化太阳能电池(DSSCs).测试了电纺聚合物纳米纤维微孔膜电解质的吸液率、孔隙率、离子电导率等参数,研究了纳米纤维微孔膜准固态电解质DSSCs的光伏性能.结果显示,TiO2的掺入可提高聚合物/TiO2杂化纳米纤维微孔膜对液态电解质的浸润扩散性能,从而提高纳米纤维微孔膜对液态电解质的吸附能力.组装的DSSCs的光电转换效率可达液态电解质的90%以上,并具有较好的长期工作稳定性.     

采用静电纺丝/非溶剂致相分离制备聚丙烯腈多孔超细纤维的研究

以聚丙烯腈/二甲基亚砜/N,N'-二甲基甲酰胺三元体系为纺丝液、3℃水浴为接收介质,通过静电纺丝制备了具有纳米孔结构的静电纺聚丙烯腈多孔超细纤维.探讨了溶剂比例、接收介质、聚丙烯腈浓度、纺丝电压及接收距离等因素对纤维直径和表面孔隙率的影响.结果表明最佳制备条件为混合溶剂质量比1∶1、纺丝电压16 kV、聚丙烯腈浓度15 wt%、接收距离5 cm、纺丝速率0.7 mL/h、环境温度25℃、相对湿度40%～70%.在此条件下得到的聚丙烯腈多孔超细纤维直径在420～490 nm,平均直径468 nm,表面孔隙率3.4%,纤维内部形成大量孔径为8～30 nm的孔结构,且孔径分布均匀,孔形状相对一致.N2吸附脱附测试表明,聚丙烯腈多孔纤维的BET比表面积达43.86 m2/g,是相同直径无孔聚丙烯腈纤维比表面积理论值的6倍.通过研究聚丙烯腈/(二甲基亚砜+N,N'-二甲基甲酰胺)/水的三元相图,提出非溶剂致相分离是主要成孔机理.