静电纺丝聚丙烯腈纳米纤维工艺参数与纤维直径关系的研究

采用静电纺丝方法来纺制聚丙烯腈（PAN）纳米纤维毡研究了质量分数、电压、针孔孔径、纺丝液中LCl的含量、接受距离等参数对纤维直径及离散度的影响，采用扫描电镜来观察纤维的直径及其形态。采用正交试验设计法，发现纺丝液的质量分数与纺丝液中LiCl的含量是影响纤维直径最重要的参数。经过优化，纺制出最小直径为98nm的纳米纤维。     

HPEI接枝改性PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的吸附

以丙烯酸(AA)为单体,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,通过原位聚合法,在氧化石墨烯(GO)表面包覆聚丙烯酸(PAA),得到GO-PAA纳米复合物.将GO-PAA纳米复合物分散在聚丙烯腈(PAN)基体中,利用静电纺丝技术得到PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜.利用化学接枝反应在PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜表面接枝超支化聚乙烯亚胺(HPEI),构筑HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜.研究了HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的吸附性能.结果表明:HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的最大吸附量为1 808.60 mg·g^－1,在吸附过程中,部分Au(Ⅲ)被还原为片状和不规则颗粒状的Au单质.在共存离子体系中,HPEI-g-PAN/GO-PAA对Au(Ⅲ)具有较好的吸附选择性.     

静电纺丝法制备聚己内酯/石墨烯复合材料纳米纤维

利用静电纺丝方法制备了聚己内酯(PCL)/石墨烯复合纳米纤维,对电纺纳米纤维的表面微观形貌、热性能和力学性能等进行了表征,并研究了石墨烯的加入量、PCL浓度、电纺电压、接收距离等参数对复合纤维性能的影响.研究结果表明:当加入石墨烯质量分数为0.27%时,得到的电纺纳米纤维的力学性能提高最大,拉伸强度增加48.6%,杨氏模量增加66.0%;当PCL质量分数为11%,电纺电压为28kV,接收距离为35cm,电纺液流速为6mL/h时,电纺过程稳定,可以得到直径均匀的纳米纤维.     

聚合物稀溶液环流同轴电纺制备药物零级控释纳米纤维

研究了应用聚合物稀溶液环流同轴电纺制备药物零级控释纳米纤维.以聚丙烯腈(PAN)为成纤聚合物,以阿昔洛韦为药物模型,并以2%(质量/体积)的PAN稀溶液为鞘液实施同轴电纺工艺,制备芯鞘结构载药纳米纤维.通过电镜观察,纳米纤维具有线性形貌和芯鞘结构特征;X-射线晶体衍射结果证明,阿昔洛韦以无定形态存在于PAN基材中;体外溶出实验结果表明,芯鞘纳米纤维能够消除药物初期爆释效应,调控近80%的药物零级方式释放.     

环氧化SBS静电纺丝的研究

以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）和过氧化氢为原料,制备环氧基质量分数为10%的环氧化SBS（ESBS）.利用红外光谱对ESBS结构进行表征.通过研究纺丝溶剂、纺丝液质量分数、外加电压和接收距离等对纤维形态结构的影响,制备纳米级到微米级ESBS电纺纤维.结果表明四氢呋喃（THF）和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）混合溶剂是电纺ESBS的优良溶剂.在THF/DMF（质量比=3∶1）纺丝溶剂,纺丝液质量分数为10%,外加电压23kV及接收距离28cm时,所制得ESBS电纺纤维形态较好,纤维平均直径为302nm,最小直径可达70nm.     

丙烯酸接枝改性壳聚糖的纤维膜制备及其对Cu2+、Cd2+离子吸附研究

以过硫酸铵为引发剂,制备壳聚糖(CS)和丙烯酸(AA)的接枝共聚物(CS-g-PAA),采用静电纺丝技术将其制备成纤维膜,考察不同接枝率、电纺溶液浓度、直流电压对电纺纤维的影响,用红外光谱、扫描电镜对共聚物和纤维膜的结构进行表征,测试该纤维对Cu²⁺、Cd²⁺离子的吸附性能。实验结果表明,接枝率越高电纺纤维形貌越好,相对最佳电纺条件为溶液质量分数15%和电纺电压11 kV;CS-g-PAA电纺纤维膜对Cu²⁺、Cd²⁺的吸附量相比CS提高了25.39%和82.28%,相比CS-g-PAA其吸附速度更快,但其饱和吸附容量比较接近。     

熔融电纺制备PE/PP共混纤维

针对聚乙烯（PE）与聚丙烯（PP）共混体系熔融电纺，研究了PE／PP的质量比和接收距离对熔融电纺纤维形貌和直径的影响．结果表明，稀释剂的作用使电纺PE／PP纤维的表面较为粗糙，提高接收速度有助于减少粗糙程度，也可使纤维直径下降．差示扫描量热测试结果表明，电纺PE／PP纤维中PE和PP的结晶程度随PE／PP质量比的不同而变化较大．由于不使用溶剂，熔融电纺可望成为超细纤维形成的实用方法．     

聚多巴胺涂覆改性聚丙烯腈纳米纤维膜及其油水分离性能

以聚多巴胺(PDA)为涂层剂,静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜为基体,制备了PDA/PAN纳米纤维复合材料,测试多巴胺涂层处理对复合材料的表面形貌、力学性能、孔径分布、纯水通量与乳化油截留率等相关性能的影响。研究结果表明:涂层后的静电纺纳米纤维断裂强度明显增加;膜纯水通量明显增大,在涂层液质量浓度为1 mg/mL时静电纺纳米纤维膜纯水通量最高达到14 656L/(m~2·h),较未改性纳米纤维膜增加63%;在涂层液质量浓度为1.5mg/mL时纤维膜获得了最小孔径,其乳化油截留率也达到最佳值(96.1%),同时可以保证高水通量和高乳化油截留率。     

石墨烯/PAN纳米复合膜的制备及其力学性能

以改进的Hummer法制备了氧化石墨烯(GO),并以抗坏血酸(L-AA)为还原剂制备了还原性氧化石墨烯(rGO).以石墨烯为添加物,采用静电纺丝的方法制备了石墨烯/聚丙烯腈(GO/PAN)纳米纤维复合膜.使用场发射扫描电镜、X射线衍射、红外光谱以及热重分析对石墨烯进行了研究,测试了石墨烯对纳米复合纤维材料力学性能的影响.结果表明:当添加的GO质量分数为0.3%时,纺制的纤维平均直径为103nm,复合膜的力学性能有所提高,比纯PAN膜的拉伸强度提高了42.4%,断裂伸长率增加了32.5%;当GO质量分数超过0.3%时,复合膜的力学性能变差;当GO和rGO质量分数均为0.3%时,GO/PAN复合膜的力学性能优于rGO/PAN复合膜.     

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.     

Bi_2O_3纳米纤维的制备、表征及光催化性能

采用溶胶-凝胶过程和静电纺丝技术相结合的方法,以聚丙烯腈(PAN)和硝酸铋为前驱物,制备了PAN/Bi(NO3)3复合纤维,该复合纤维经高温煅烧得到了Bi2O3纳米纤维.利用X射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱、紫外可见漫反射光谱等测试技术对样品的结构与性能进行了表征.结果表明,Bi2O3纳米纤维为规则的一维结构,直径分布均匀,具有较强的紫外光吸收性能.以罗丹明B为模拟污染物,考察了Bi2O3纳米纤维的光催化性能.实验结果表明,煅烧温度为500℃时,光催化活性最佳,TOC去除率为48.7%.     

静电纺丝制备复合纳米纤维聚丙烯腈/纳米纤维素晶体/银及其性能

采用静电纺丝技术, 以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂, 聚丙烯腈为载体, 制备复合纳米纤维聚丙烯腈/纳米纤维素晶体/银, 并用Fourier变换红外光谱（FT-IR）、 透射电子显微镜（TEM）、 扫描电子显微镜（SEM）、 差热 热重分析（TG-DTG）和X射线衍射（XRD）等方法对复合纳米纤维的化学结构、 形貌、 热稳定性和晶体结构进行表征. 结果表明： 聚丙烯腈、 纳米纤维素晶体和银纳米粒子有机结合形成复合纳米纤维聚丙烯腈/纳米纤维素晶体/银; 复合纳米纤维的尺寸均匀, 平均直径为（214±12）nm, Ag纳米粒子在复合纳米纤维体系中均匀分布, 粒径为5~25 nm; 该复合纳米纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌性能优异.     

PAN/ZnO抗静电纳米复合纤维膜的制备及性能研究

为了提高聚丙烯腈(PAN)纤维的抗静电性能,以聚丙烯腈原丝为基料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂配制了聚丙烯腈纺丝液。然后通过超声波及机械搅拌的方法将不同质量分数的导电性能良好的纳米氧化锌(Zn O)分散在聚丙烯腈纺丝液中,配制成PAN/Zn O二元复合纺丝液,采用高压静电纺丝技术制备具有抗静电性能的PAN/Zn O纳米复合纤维。研究了PAN纺丝液、PAN/Zn O二元复合纺丝液的可纺性以及不同质量分数的纳米氧化锌对PAN/Zn O纳米复合纤维膜的结晶度及体积比电阻的影响。结果表明:纺丝液的可纺性较好,在体积分数为12%,纺丝电压为18k V,接收距离为15 cm,推进速度为0.000 5 mm/s的条件下进行静电纺丝,可以得到纤维直径均匀,纤维平行伸直度良好,表面光滑的PAN纳米纤维;随着纳米氧化锌质量分数的提高,PAN/Zn O纳米复合纤维表面变得粗糙,但结晶度无明显变化,体积比电阻减小,抗静电性能提高。     

Preparation of Si-doped and cross linked carbon nanofibers via electrospinning and their supercapacitive properties

In this work, Si-doped cross linked carbon nanofibers(Si/CNF) were prepared by electrospinning polyacrylonitrile(PAN) solutions containing polyhedral oligomeric silsesquioxane(POSS) as Si source, followed by thermal treatments. Scanning electron microscope(SEM) observations showed the smooth surfaces of pure PAN nanofibers, while PAN/POSS nanofibers with obviously rough or porous surfaces were obtained with relatively high POSS content. X-ray diffraction(XRD) identified the presence of POSS in the composite nanofibers. After thermal treatments, cross linked Si/CNFs with various morphologies were obtained. Energy-dispersive X-ray(EDX) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) analyses confirmed the successful incorporation of Si into CNFs. Raman spectra suggested the degree of carbon ordering of Si/CNFs reduced slightly when compared with pure CNF. The obtained nanofibers exhibited typical performances of electric double-layer capacitors(EDLC).The specific capacitance of Si/CNF showed a moderate increase with POSS content and reached a maximum of175 F/g at 1 A/g with PAN:POSS equal to 100:5. Meanwhile Si/CNFs exhibited excellent cycling stability after1000 cycles. The influence of POSS on the capacitive performance might be attributed to the combined effects of evolution of morphology, conductivity and surface properties of Si/CNFs.     

聚丙烯腈螯合纳米纤维的制备及其吸附性能研究

用羟胺试剂与聚丙烯腈纳米纤维通过化学反应将部分氰基转化为偕胺肟基团,制备一种改性的聚丙烯腈纳米纤维,并研究了该纤维对金属Pb2+的吸附性能.结果表明:改性的聚丙烯腈纳米纤维对Pb2+具有较好的吸附性能.     

PAN/HBP复合超细纤维的制备与表征

采用聚丙烯腈/N,N-二甲基甲酰胺/多氨基超支化聚合物三元体系为纺丝液,通过静电纺丝制备了PAN/HBP复合超细纤维,探讨了聚丙烯腈浓度、超支化聚合物含量、纺丝电压、接收距离和推进速度等因素对复合纤维直径和形貌的影响.结果表明,增大PAN浓度和增加HBP含量,都会使纤维直径增大;静电纺丝电压增大,可以减小纤维直径;适当的接收距离和推进速度才可以获得直径细而均匀的纤维.通过对PAN/HBP复合超细纤维的氨基含量测试和FTIR分析,进一步证实了PAN/HBP复合纤维表面和内部氨基的存在.     

钨酸铋／预氧化腈纶复合纳米纤维制备的研究

以五水硝酸铋、二水钨酸钠和腈纶为原料,通过静电纺丝的方法制备钨酸铋／预氧化腈纶复合纳米纤维前体,并将制备的复合纳米纤维前体在200℃下反应,制得钨酸铋／预氧化腈纶复合纳米纤维．利用FE-SEM、XRD对制得的复合纳米纤维进行了表征．探讨了纺丝电压、接收距离和纺丝流速对纤维直径和形态的影响．结果表明,纺丝电压为22kV、接收距离为15cm、纺丝流速为0．2mL／h时,所制备的复合纳米纤维前体形态较好,纤维平均直径为93nm．经过200℃处理后,钨酸铋在复合纳米纤维上形成,得到的钨酸铋／预氧化腈纶复合纳米纤维的平均直径为113nm．     

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.