聚己内酯取向纳米纤维纱线的制备及其织物的拉伸性能

以可生物降解的聚己内酯(PCL)为原料,以三氟乙醇(TFEA)为溶剂,采用改进的静电纺丝(静电纺纱)技术成功制备了PCL取向纳米纤维纱线.研究了不同静电纺纱工艺参数(溶液浓度、电压、纺丝距离)对PCL纳米纤维纱线的制备以及形态的影响.选定较优的纺纱工艺参数:溶液质量浓度为0.10g/mL,纺丝电压为9kV,纺丝距离为20cm,以该纺纱参数制得PCL纳米纤维纱线,其平均直径为180μm,内部纤维的平均直径为600nm,且纳米纤维沿着纱线轴向高度取向排列.将PCL纳米纤维纱线应用于传统纺织技术,以PCL取向纳米纤维纱线为纬纱,以聚乳酸(PLA)微米长丝为经纱,制备平纹织物小样.将该平纹织物和PCL纳米纤维膜的拉伸性能和孔径分布进行对比分析,结果表明:平纹织物纳米纤维纱线方向的拉伸性能明显高于PCL纳米纤维膜的拉伸性能;另外,与PCL纳米纤维膜相对比,PCL纳米纤维纱线的平纹织物具有大孔径结构,更有利于细胞生长,进一步表明其在组织工程领域具有广阔的应用前景.     

PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线的制备及其性能

采用改进的静电纺丝装置,分别制备了纯聚丙烯腈(PAN)纳米纤维纱线和不同单壁碳纳米管(SWCNTs)质量分数的PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外-拉曼光谱仪和X射线多晶衍射仪分别对复合纳米纤维纱线进行了形貌和直径表征、分子结构分析、结晶结构分析,并测试了不同SWCNTs质量分数对复合纳米纤维纱线力学性能的影响.结果表明:不同SWCNTs质量分数的PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线均具有良好的形态且沿着纱线轴向有序排列;随着SWCNTs质量分数的增加,纱线和纤维的直径均呈现减小的趋势,并且纤维中的串珠增多;碳纳米管沿纤维轴向均匀分布;碳纳米管的加入没有产生新的特征峰,但PAN的峰值有所减弱或增强;碳纳米管的加入改变了PAN的结晶性能;当SWCNTs质量分数为5%时,复合纳米纤维纱线的拉伸强度达到最高值为24.25 MPa.     

熔体微分静电纺丝纳米纤维高效绿色制备技术

纳米纤维在生物医疗、高效过滤及生化防护等领域有着广泛的应用前景。静电纺丝被学术界及工业界认为是最具产业化制备纳米纤维的前景技术之一,其中熔体静电纺丝无需使用溶剂,相比溶液静电纺丝,避免了有毒溶剂残留、回收及处理等问题,是聚合物纳米纤维绿色制造的发展方向。然而,受到装备复杂、工艺滞后的影响,熔体静电纺丝始终未能突破纤维细化难、制备效率低的瓶颈。为此,团队创新提出了熔体微分静电纺丝新方法,经过十余年探索,围绕其工艺、装备、材料及应用等进行了系统的研究,率先实现了500 nm范围内熔体电纺纳米纤维的工业化制备,并建立了世界上第一套熔体微分静电纺丝纳米纤维工业化生产线。本文将从熔体微分静电纺丝的机理、关键技术、纳米纤维批量绿色制造及应用三个方面介绍熔体微分静电纺丝的研究成果及最新进展。     

静电纺丝纳米纤维的制备与应用

静电纺丝技术是一种简单有效、廉价、无污染的制备纳米纤维的新方法,近年来在制备纳米纤维领域得到了广泛应用.通过静电纺丝法制备的纳米纤维具有长径比大、孔隙率高、比表面积大等优点,在过滤材料、生物医学、传感器、电子器件等领域都有着良好的应用前景.本文综述了静电纺丝制备纳米纤维的基本原理和最新发展,阐述了近几年来国内外静电纺丝纤维在过滤材料、生物医学、传感器、电子器件及其他一些特殊领域中的研究现状,并展望了静电纺丝纳米纤维的发展趋势和研究方向.     

一种新型静电纺丝装置及其喷头的电场模拟

针对目前静电纺丝装置产量低、纺丝不稳定的问题,设计了一种新型静电纺丝装置并对其喷头进行静电场模拟.首先,对新型静电纺丝装置进行了总体设计;然后,对锯齿式纺丝喷头、刷液头、辅助运动机构等部件进行具体设计分析;在此基础上,运用有限元分析软件COMSOL Multiphysics 5.3建立喷头模型,分析其外部电场的分布规律,理论上验证喷头纺丝的可行性;最后通过静电纺丝实验调整优化喷头设计及纺丝工艺参数.纳米纤维形貌特征的电镜观察结果表明,锯齿式静电纺丝装置可以实现纺丝的连续化,使纳米纤维的规模化生产成为可能.     

电纺制备聚丙烯腈(PAN)无序微纳米纤维膜及其表面润湿性能研究

利用静电纺丝法制备了聚丙烯腈(PAN)无序微纳米纤维膜,通过控制纺丝电压,溶液浓度和进料速率并借助接触角测量仪和扫描电子显微镜(SEM)对微纳米纤维材料的纤维形貌和润湿性进行了表征和研究.结果表明,对于PAN无序微纳米纤维膜,增大纺丝电压、减小进料速率、增大溶液浓度会使微纳米纤维膜的纤维直径增大;增大纺丝电压,减小进料速率会使微纳米纤维膜接触角增大;增大浓度,会使微纳米纤维膜接触角先增大后减小.通过控制变量法对PAN无序微纳米纤维膜分析得出,相对高的纺丝电压(14 k V)和相对低的进料速率(0.50m L·h-1)以及适中的PAN溶液浓度(12%wt)可以提升PAN无序微纳米纤维膜的疏水性.此外,均匀的PAN纤维膜的微纳米结构是影响它疏水性的重要因素.     

纳米纤维包覆纱线外包包缠纱及其包缠机理

为改善纳米纤维的可织性,自制静电纺丝纳米纤维包覆成纱装置以及空心锭包缠纱装置,在纳米纤维包覆纱基础上再包缠一层纱线或长丝形成包缠纱,以便将纳米纤维应用于传统织造工艺.根据纱线包缠效果可以分为过包缠、包缠良好和露芯等3个现象,同时引入包缠系数以解释相关现象.研究发现,采用合适的包缠工艺,芯纱表面的纳米纤维包覆结构被完整覆...     

PA6/PVA复合纳米纤维的制备及性能研究

采用静电纺丝法制备了PA6/PVA复合纳米纤维.分析了不同质量比的PA6/PVA共混纺丝溶液的粘度、电导率、表面张力,并探讨其静电纺丝效果.采用扫描电镜、红外光谱、表面张力仪等对纳米纤维膜的形貌结构、成分相容性及亲水性能进行表征.结果表明,在纺丝电压为19kV、纺丝距离为20cm、丝液流量为0.2mL/h的条件下,共混溶液质量比为12%∶4%时的静电纺丝所得纤维具有良好的形貌,复合纳米纤维中PA6与PVA具有良好的相容性,并有效地克服了纯纺PVA纳米纤维在水溶液中出现的过度溶胀问题.     

静电纺丝及其在纳米复合材料制备中的应用研究

本文介绍了静电纺丝的发展史、原理、设备及其在复合材料制备中的应用.借助于静电力的纺丝过程被称为静电纺丝.静电纺丝可以制备直径在微米以下甚至纳米级的纤维.近年来,随着纳米技术的兴起,静电纺丝受到研究者们的广泛重视.静电纺丝制备的纳米纤维可直接用于制备纳米复合材料,也可经高温处理后成为纳米碳纤维,后者在复合材料中也有很大的潜在用途.     

PAN/CNT复合纳米纤维膜的制备及其红外辐射特性

采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈/碳纳米管(PAN/CNT)复合纳米纤维膜,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和拉曼光谱仪对CNT质量分数不同的PAN/CNT复合纳米纤维膜进行了表征和分析,并利用紫外可见近红外光谱仪和配备有积分球的傅里叶变换红外光谱仪对PAN/CNT复合纳米纤维膜在可见光和红外光段的辐射特性进行了测试和考察。结果表明:静电纺丝技术可制备CNT分布均匀的PAN/CNT复合纳米纤维膜;相较于纯PAN纳米纤维膜,PAN/CNT复合纳米纤维膜的可见光谱和红外光谱吸收率显著增强,且随着CNT质量分数的增加,复合纳米纤维膜的红外光谱吸收率呈增大趋势。研究结果为PAN/CNT复合纳米纤维膜在太阳能光热转化和中红外辐射领域的进一步应用提供了理论依据。     

近场静电纺丝制备纳米纤维及应用的研究进展

静电纺丝技术是一种简易、高效制备微纳米纤维的技术,其制备的纤维直径在几个纳米到几个微米之间,具有独特的物理化学性质。因此探索和开发静电纺丝技术及纤维的应用成为各国的研究热点。由于电纺中高压静电存在安全、能耗问题,以及近年来对可控沉积纳米纤维的迫切需求,出现了低压近场电纺技术。具有纺丝电压低,纤维精确可控沉积的特点,在微纳加工技术及生物医学等领域具有巨大的应用潜力。综述了近场静电纺丝技术的机理、发展、最新进展及应用前景。     

MnO2/C复合纳米纤维纱线的制备及其导电性能

采用共轭静电纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维纱线,并在不同温度下将PAN纳米纤维碳化得到碳纳米纤维纱线。以KMnO 4为锰源,通过水热合成法在碳纳米纤维纱线上原位生长纳米二氧化锰(MnO 2),形成MnO 2/C复合纳米纤维纱线,分别采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、数字万用表对碳纳米纤维纱线和MnO 2/C复合纳米纤维纱线的化学组成、表观形貌、电学性能等进行表征,并分析碳化温度对碳纳米纤维纱线的形貌和电学性能的影响,以及水热反应中盐酸浓度对纳米MnO 2形貌和MnO 2/C复合纳米纤维纱线的影响。结果表明:碳化温度越高,得到的纱线表面越光洁,石墨化程度越高,电学性能也越好,1000℃碳化工艺得到的碳纳米纤维纱线电导率最高,为31.5 S/cm;与MnO 2复合后的碳纳米纤维纱线电导率大幅下降,当盐酸与高锰酸钾摩尔浓度比为4∶1时得到的复合纳米纤维纱线的电导率最高,为0.1200 S/cm。     

静电纺PAN纳米纤维膜强力对含油污水过滤性能的影响

采用静电纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,通过扫描电子显微镜(SEM)观察纳米纤维膜形貌与纤维直径,并分析了纳米纤维膜厚度、加入不同质量分数NaCl、接收滚筒转速、热轧和平板硫化热黏合对纳米纤维膜强力、伸长率和含油污水过滤性能的影响.结果表明:随着纺丝厚度的增加,纳米纤维膜强度呈线性增加趋势,伸长率呈先增加后减小趋势;加入NaCl对纳米纤维膜强力的影响不显著;接收滚筒转速越高,沿纤维排列方向的纳米纤维膜强力呈增加趋势,垂直纤维排列方向的则呈减少趋势,两个方向的纳米纤维膜伸长率均呈下降趋势;热轧和平板硫化热黏合是提高纳米纤维膜强力最有效的方式,热轧与平板硫化热黏合方式制备的复合纤维膜的断裂强力为50~60N,断裂伸长率为50%~75%,强力约是纳米纤维膜的60倍,强度是纯纳米纤维膜的10~20倍.此外,平板硫化热黏合的复合纤维膜乳化油截留率高达98.56%,高于聚偏氯乙烯(PVDF)商品超滤膜(97.00%),且纯水通量为4 004L/(m~2·h),因此,平板硫化热黏合复合纤维膜在水处理方面具有巨大的应用潜力.     

静电纺丝法制备金属氧化物纳米纤维的研究

在高度集成化浪潮的推动下,现代技术对纳米尺度功能器件的需求将越来越迫切.纳米线/管等一维材料作为纳米器件中必不可少的功能组件,在纳米研究领域中的地位显得愈发重要.静电纺丝法是一种能够连续生产直径在纳米级的高聚物纤维的方法.本文主要介绍利用静电纺丝方法制备金属氧化物纳米纤维的研究进展,并展望了其可能的应用.     

PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术,以聚偏氟乙烯（PVDF）为原料,掺杂不同质量纳米二氧化硅（SiO2）,制备PVDF/SiO2复合纳米纤维膜,研究分析复合纳米纤维膜的形貌、化学结构、晶型转变、拉伸性能和压电性能。结果表明：PVDF质量分数为10 %时,纤维平均直径为(473.97 ± 71.10)nm,纤网成膜良好,微观形貌清晰,PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的直径范围为(514.96 ~ 834.16) nm,且纤维表面有颗粒状凸起;PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的拉伸强力随纳米SiO2质量分数增大呈先增大后减小趋势,当纳米SiO2质量分数为0.3 %时,强力为(7.94 ± 0.68) N;静电纺丝的电场作用使PVDF由α晶型转变为β晶型,具备压电性能,输出电压值随纳米SiO2质量分数增大先上升后下降,当纳米SiO2质量分数为0.3 %时输出电压值最大,可达(2.00± 0.11)V。     

静电纺丝的电场分布对纳米纤维取向的影响

旋转收集法是静电纺丝中收集取向纤维的主要方法,但试验表明仅仅依靠高速旋转难以获得取向纤维,由此表明许多因素影响纤维取向.采用Maxwell软件对静电纺丝中不同条件下的电场分别进行仿真,分析了电场分布对纤维取向的影响.根据仿真结果,提出了改善电场分布和增强纳米纤维取向效果的有效方法,包括选择对称的框架结构、穿套辅助板的喷丝嘴、中继环形电极,按照最佳电场分布改进静电纺丝装置,并进行了静电纺丝,获得了取向较高的静电纺纳米纤维,证实了该仿真结果的准确性.     

稀土氧化物微纳米纤维的静电纺丝制备及其应用

简述了静电纺丝的装置和基本原理,重点介绍了静电纺丝法制备稀土氧化物微纳米纤维的工艺条件、影响纤维性能的主要因素以及近年来国内外的应用进展,并对稀土氧化物微纳米纤维的未来研究发展进行了展望.     

壳聚糖/聚乙烯醇复合纳米纤维膜的制备

用静电纺丝技术制备壳聚糖/聚乙烯醇复合纳米纤维膜,探讨了不同浓度、分子量及聚乙烯醇添加比例对纳米纤维膜成形的影响,运用扫描电镜对纳米纤维膜的形貌进行了分析,同时对其力学和亲水性能进行了测试.结果表明:当分子量为5×105g/mol、质量分数为4%、聚乙烯醇的添加比例为40%时,所制备复合纳米纤维膜具有良好的形貌,具有一定的力学性能,且呈疏水性.     

静电纺丝法制备ZrOCl2/PVA复合纳米纤维

用静电纺丝法制备了ZrOCl2/PVA（氯氧化锆/聚乙烯醇）复合纳米纤维,并研究了静电纺丝的一些参数如：喷头直径、直流交压对复合纳米纤维的影响。实验发现：随着喷头孔径的增大,得到的复合纳米纤维的直径和直径分布范围分别变大;随着电压的增加,复合纳米纤维的珠串结构减少,甚至消失。另外,用水槽收集法收集的复合纳米纤维在液体上靠相互间的作用力形成了柔软的网状结构。     

Nb2O5纳米纤维的尺寸与物相调控研究

采用静电纺丝技术制备不同晶体结构的Nb2O5纳米纤维,利用SEM和XRD技术对产物的形貌和结构进行表征.结果表明:所得Nb2O5纳米纤维晶化良好、尺寸分布均匀、长径比高且连续性好.通过调整静电纺丝的电压,可对纳米纤维的直径进行调控.调整退火温度和退火气氛,可分别获得伪六方、正交、单斜和正交/单斜混合相的纳米纤维.