植酸/茶多酚整理棉织物的阻燃及防紫外线性能

为解决棉织物易燃烧和抗紫外线性能差的问题,提高其使用安全性,采用浸轧和喷涂结合的方法,通过植酸(PA)和茶多酚(Tea)协同作用制备了阻燃/抗紫外线棉织物,并研究了其阻燃、防紫外线、拉伸以及透气性性能。结果表明:质量分数2.5%的PA和25 g/L的Tea复合整理的棉织物,其质量增加率仅为13.3%,而极限氧指数LOI值从原棉织物的17.5%提高到30.4%,离火自熄;PA/Tea整理棉织物与原棉织物相比,不仅热释放速率峰值(PHRR)下降了78.2%,其总热释放量(THR)和热释放能力(HRC)也分别下降了70.8%和78.3%,这意味着PA/Tea整理棉织物可以降低火灾放热强度,阻碍火焰快速传播;整理后的棉织物对UVB和UVC区域的紫外线具有良好的吸收性能,在实现阻燃和防紫外线功能的同时,保留了85.1%以上的透气性。

树枝状聚合物对聚乳酸熔体微分电纺纤维膜的增韧改性研究

采用树枝状聚合物CYD-T151为增塑剂,通过熔融共混方式对聚乳酸(PLA)进行改性,探究了CYD-T151含量、纺丝温度和纺丝电压对熔体微分电纺PLA及PLA/CYD-T151纤维平均直径、直径分布和纤维膜拉伸力学性能的影响。结果表明,树枝状聚合物CYD-T151的加入可有效提高PLA的熔体流动性,降低纤维细度,当CYD-T151含量(质量分数,下同)为1.25%、纺丝温度为240℃、纺丝电压为55 kV时,熔体电纺纤维的纤维平均直径为1.360μm,较纯PLA减小了49.72%;树枝状聚合物CYD-T151作为增塑剂,可有效提高PLA熔体电纺纤维膜的韧性,当CYD-T151含量为1.25%,纺丝温度为240℃,纺丝电压为55 kV时,PLA/CYD-T151纤维膜的抗拉强度和断裂伸长率分别为11.50 MPa和92.33%,较纯PLA提高了4.07%和13.99%。

聚乙二醇@聚乙烯醇同轴相变纤维的储热特性

以具有高相变焓的聚乙二醇(PEG 4000)为核层相变材料(PCM)、聚乙烯醇(PVA)为壳层支撑材料、绿色溶剂水为壳层和核层材料溶剂,通过同轴静电纺丝制备出不同核层纺丝液浓度、进液速度的核-壳相变纤维。扫描电镜和透射电镜照片显示,在PEG质量分数为45%、进液速度为0.06 mL/h时,PEG@PVA具有良好的形貌及较高含量的PEG,相变纤维核壳分界面明显。红外光谱分析显示,PEG与PVA化学相容性良好;差示扫描量热分析和热重分析表明,PEG@PVA熔融温度为62.8℃,熔融焓为86.40 J/g,封装效率为42.2%,并且相变纤维膜起始热分解温度较高,在经过500次热循环实验后,熔融焓约损失3.1%,仍能保持绝大部分相变能力;导热测试表明,PEG@PVA膜的热导率介于壳层PVA与核层PEG之间;模拟PEG@PVA膜在工作环境中的温度变化得到温度-时间曲线,结果表明,相变纤维膜可以有效地调节微环境的温度。

掺杂BN-OH纳米片的P/PEG@BN-OH同轴纳米纤维的制备及其热性能

为制备高效稳定的相变储热材料,采用同轴静电纺丝技术制备了以聚丙烯腈(PAN)为鞘、聚乙二醇(PEG)与羟基化氮化硼纳米片(BN-OH)为芯的同轴纳米纤维(P/PEG@x BN-OH),并分别通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示扫描量热仪、红外热成像仪等手段分析了掺杂不同质量BN-OH纳米片对纤维形貌、热性能、循环稳定性、热能效率及热导率的影响。结果表明:纤维形成了稳定且连续的鞘-芯同轴结构,平均直径介于279~335 nm,而且PEG和BN-OH被包裹在PAN纤维内部,内径大小范围为107~188 nm;P/PEG@x BN-OH纳米纤维显示了优异的相变储热焓值(75~78 J/g)和热稳定性,经100次热循环后PEG无相变渗漏现象;掺杂质量分数为10.0%的BN-OH纳米片可将纤维的热导率提高95%,而且其相变储热和释放率分别提高了67%和154%。

静电纺丝玉米醇溶蛋白⁃肉桂醛水果保鲜膜的制备及应用

我国果蔬腐烂率高达20%~30%,亟待通过构建生物基水果保鲜膜延长水果的货架期。该文利用静电纺丝技术制备具有高比表面积的生物基玉米醇溶蛋白⁃肉桂醛(zein⁃cinnamaldehyde,Z⁃CA)水果保鲜膜,探究玉米醇溶蛋白和肉桂醛之间的互作关系,以及不同肉桂醛浓度对Z⁃CA膜的微观形貌、疏水性、乙烯吸附性和抑菌性的影响,评价Z⁃CA膜对香蕉的保鲜效果。研究结果表明,玉米醇溶蛋白与肉桂醛之间存在氢键作用,静电纺丝Z⁃550CA膜具有良好的纤维形貌、乙烯吸附效率[(7.73±1.57)mg/(m^(3)·h)]、疏水性(131.14±7.96)°和抑菌性能,能够有效延长香蕉的货架期。

酪蛋白胶束/聚乳酸静电纺丝复合纤维膜性质及其对黄芩苷的负载性能研究

黄芩苷是一种黄酮类化合物,具有抗炎、抑菌、抗病毒等多种药理作用,但其水溶性差,生物利用度低。为了改善黄芩苷的水溶性,该文利用静电纺丝技术制备负载黄芩苷的酪蛋白胶束/聚乳酸复合纤维膜,研究了其微观结构、疏水性、溶解特性和体外释放性等。结果显示,黄芩苷的添加对纤维微观结构影响不大。随着酪蛋白胶束添加比例的增加,纤维直径减小,成纤性能下降,当其与聚乳酸质量比达到2∶1时,纤维直径最小,成纤能力较好。红外光谱和X射线衍射结果分析表明,黄芩苷被包封在纤维内部。酪蛋白胶束改善了聚乳酸纤维膜的溶胀性和降解率。随着酪蛋白胶束添加量的增加,纤维膜亲水性增强,降解率增大,溶胀率减小,溶胀时间缩短。体外释放结果表明,酪蛋白胶束-聚乳酸纤维膜对黄芩苷有良好的控释效果。研究结果可为黄芩苷的负载提供参考依据。

熔体静电纺丝纤维细化技术研究进展

聚合物熔体静电纺丝技术是纳米纤维绿色高效制备的重要途径。但受限于熔体黏度高、导电性差和射流冷却快,制备纤维的平均直径往往分布在数百纳米至几十微米,远未达到直径小于100 nm的纳米材料。熔体电纺过程涉及驱动力、表面张力、熔体黏度和射流热交换速率等多种影响成型纤维直径的因素,各因素间相互影响,这使得熔体静电纺丝的纤维细化机理极其复杂。为此,文中从熔体泰勒锥形成和射流牵伸细化2个阶段出发,归纳分析了现有熔体电纺纤维细化研究的方法、工艺及材料体系对纤维直径的影响。研究表明,通过装置设计、材料体系调控和工艺优化来缩小泰勒锥尺寸、增大驱动力、降低熔体黏度并尽量延长射流牵伸细化时间是纤维细化的关键。射流运动状态与温度变化检测系统的设计、高电导率低黏度绿色纺丝专用料的开发以及吹-吸热气流辅助纺丝系统的设计等是熔体电纺纤维细化的研究趋势。

丝胶多肽水溶液静电纺纳米纤维的制备及抗氧化性

为了实现废弃丝胶绿色、高质资源化利用,以水为溶剂,利用回收丝胶蛋白多肽(RSP)配置不同浓度溶液,研究其溶液特性与静电纺丝可纺性,重点考察了RSP水溶液的稳定性、稳态流变行为及表面张力,并借助扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪表征了RSP制品的微观形貌及结构。结果表明,RSP溶液浓度可达70%,远高于普通静电纺丝溶液浓度(10%~20%),溶液稳定性良好,且RSP溶液浓度对其稳态流变行为和表面张力影响显著;通过改变RSP浓度(40%~70%)可以实现产品形貌调控,60%RSP水溶液可纺性最佳,RSP纳米纤维成型良好、表面光滑,纵面呈现明显的扁平带状结构,其纤维分布均匀、平均直径为814.84 nm;结构以无规卷曲和α螺旋为主。此外,探讨了RSP纳米纤维作为固态面膜功能层的可行性,其对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基和超氧阴离子自由基的清除能力分别达67.82%和52.68%,具有较强的抗氧化效果,是一种理想的固态面膜材料。

电纺工艺参数对PVDF纳米纤维膜的影响

以聚偏氟乙烯(PVDF)为纺丝溶质,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与四氢呋喃(THF)为混合溶剂。选择纺丝电压、纺丝速度作为影响因素,利用静电纺丝技术制备了PVDF纳米纤维膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、ImageJ软件、光学接触角测量仪对所制纳米纤维膜的微观形貌、纤维直径、疏水性能等进行表征及测试,研究了纺丝工艺参数对PVDF纤维膜的微观形貌及疏水性的影响。结果表明,当纺丝电压为15kV,纺丝速度为1.2mL/h时,静电纺丝制备的PVDF纳米纤维膜纺丝过程稳定,形貌良好,直径分布均匀,具有良好的疏水效果。

生物基静电纺纳米纤维膜的制备及其抗紫外线性能研究

为缓解塑料造成的白色污染、降低紫外线对紫外光敏产品的影响,选择可生物降解的聚乙烯醇(PVA)作为成膜基材,以去离子水为溶剂,木质素磺酸钠(LS)为抗紫外线剂,采用静电纺丝技术制备了具有紫外线防护功能的可生物降解PVA/LS复合纳米纤维膜。研究了LS对PVA/LS复合纳米纤维膜微观形貌、抗紫外线性能及透光率的影响。结果表明:PVA/LS复合纳米纤维膜的纤维形貌良好无串珠产生;LS添加量为4.5%(质量分数)时,复合纳米纤维膜对中波紫外线(UVB)、长波紫外线(UVA)的屏蔽率分别达到82.3%、65.4%,抗紫外线性能远优于纯PVA纳米纤维膜;PVA/LS复合纳米纤维膜在波长555nm处的透光率均大于70%,在阻挡部分可见光能量的同时保持了良好的透明度。

驱蚊莱赛尔纤维的研制

以香茅油和辛癸酸甘油酯为芯材,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为壁材,乙二醇为致孔剂,通过界面聚合法制备香茅醛纳米胶囊。制备的香茅醛纳米胶囊平均粒径约为220.5 nm,驱蚊率达到90%以上,对大肠埃希菌和金黄葡萄球菌的抑菌率均达到99.99%。通过原液共混的湿法纺丝工艺制备了驱蚊功能莱赛尔纤维,驱蚊效果达到B级,对金黄葡萄球菌有良好的抑制作用。

载姜黄素PA6纳米纤维纱线的制备及性能研究

纳米纤维纱线作为一种新兴的纳米材料,不仅具有传统纳米纤维的高比表面积性能优势,而且具有优异的力学和二次加工性能。利用水浴法静电纺纱制备了具有良好取向的载姜黄素纳米纤维纱线,采用扫描电镜(SEM)、体式显微镜、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外—可见光(UV-Vis),系统表征和分析了载药纳米纤维纱线的结构性能。结果表明:增加姜黄素的浓度不会影响纳米纤维纱线的粗细,但会影响纳米纤维纱线结构,降低纱线内部孔隙,制得的载药纳米纤维纱线的干强高达10.4 MPa,湿强可达9.7 MPa,在200 h内累计药物释药百分率可达55.67%。

同轴激光辅助电纺射流检测

针对静电纺丝射流直径小、速度快,不易检测的难题,提出一种带同轴激光辅助的静电纺丝射流检测方法。基于光波导传输原理,激光经由光纤传导到同轴针内针出口处与纺丝射流耦合,有效增强了射流与背景的对比度。结合图像处理技术,对比分析有激光辅助和无激光辅助的静电纺丝射流图像的演变规律,并在此基础上探索辅助激光的最佳功率。实验结果表明,同轴激光辅助有助于增强射流的可检测性,最适于射流检测的激光功率为4 mW;在射流稳定阶段,有光辅助下射流平均可视化长度为10.79 mm,无光辅助射流平均可视化长度为5.68 mm,有光辅助下射流可视化长度平均提升了89.81%;对于细小射流,有光辅助下射流平均可视化长度为5.36 mm,无光辅助射流平均可视化长度为3.33 mm,有光辅助下射流可视化长度平均提升了60.74%。因此,引入同轴激光能有效提高静电纺丝射流的可检测性,为微纳喷印的实时检测提供了一种新思路。

一种耐高温的柔性压电/热释电双功能传感器

提高压电聚合物的耐温性,且构建压电特异结构提高电学输出特性,成为柔性耐高温压电/热释电双功能传感器制造的关键.本文采用静电纺丝法制备了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维薄膜,通过程序控温对PAN纳米纤维膜进行热处理得到了耐高温的柔性纤维薄膜.研究结果表明,PAN耐高温柔性纤维薄膜纳米传感器可以在高温环境(>500℃)中使用,其输出性能随热处理温度的升高先增大(<260℃)后基本保持不变(260—450℃),最后输出性能减小(>450℃),当热处理温度达到260℃时,输出电压可达10.08 V,输出电流达到2.89μA,与未进行热处理的PAN膜相比,其输出电压和电流分别提高了3.54倍和2.83倍.同时,该传感器在高温环境下的输出不发生变化.发现热处理的PAN具有热释电效应,且热释电输出随着温度梯度的增大而变大.在5000次的敲击循环测试中,经过热处理的PAN纳米纤维薄膜传感器具有稳定的输出,这表明该传感器有望应用在消防安全、航空航天等高温环境中.

CNTs杂化粒子改性PP/PGA复合材料的结构与性能

为解决聚丙烯/聚乙醇酸(PP/PGA)共混物由于相容性较差导致力学性能存在局限性的问题,采用过硫酸铵-胺氧化还原引发体系,通过表面引发接枝聚合法(SIP)制备了碳纳米管接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯杂化粒子(CNTs@PGMA),以CNTs@PGMA杂化粒子和聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)为协同增容体系,通过熔融共混法制备了PP/PGA/CNTs复合材料,采用傅里叶变换红外光谱仪和透射电子显微镜对CNTs@PGMA进行了表征,结果表明PGMA通过SIP成功接枝在CNTs表面。采用拉伸测试、差示扫描量热仪、热重分析、旋转流变和降解试验等方法研究了CNTs@PGMA用量对复合材料力学性能、热性能、降解性能和流变行为的影响。结果表明,在PP/PGA/PP-g-MAH体系中加入CNTs@PGMA后其相容性得到提升,随杂化粒子用量增加,复合材料拉伸强度先增大后减小,热稳定性得到提升,PGA结晶逐渐受限甚至无熔融峰出现。杂化粒子的加入形成了三维网络结构,提高了复合材料熔体弹性,熔体表现出更强的非牛顿性和剪切变稀行为,同时PGA的降解过程受到抑制。当CNTs@PGMA用量为5份时,复合材料的拉伸强度最大为41.25 MPa,断裂伸长率为66.03%,PGA在42 d时的降解率下降至10%以内,拉伸强度维持率达到91%。

高性能聚苯硫醚长丝的制备工艺

采用熔融纺丝方法通过纺丝组件的设计制备了高性能聚苯硫醚(PPS)长丝,确定了原料干燥、熔融、喷丝及缓冷区温度和吹风等条件的工艺参数,探讨了纺丝温度、纺丝速度、牵伸温度、定型温度、牵伸倍数等纺丝工艺参数对PPS纤维可纺性和力学性能的影响,确定了最佳纺丝加工工艺参数。结果表明,喷丝时初始压力控制在12 MPa以上,PPS螺杆挤出机各区温度分别为310,320,320,325,330℃,纺丝温度为300~315℃,缓冷区温度为295~310℃,纺丝速度为2 650 m/min,总牵伸倍数为4.9倍,第一热辊、第二热辊和第三热辊温度分别为95,110℃和140℃,制得规格为299 dtex/48 f PPS纤维具有良好的可纺性和优异的力学性能,拉伸断裂强度和断裂伸长率分别可达4.04 cN/dtex和16.4%。

聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)/聚乳酸纤维的制备及其性能

聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)(P34HB)是极具前景的生物基可降解材料,但结晶慢且加工黏度大等因素使其难以直接熔纺制备纤维。左旋聚乳酸(PLLA)与P34HB化学结构相似,加工温度接近,与P34HB具有协同增强作用。采用熔融纺丝法制备P34HB含量为30%的P34HB/PLLA纤维,研究纤维的力学性能、热稳定性能以及结晶性能。结果发现,2000 m/min的卷绕速率下制备的P34HB/PLLA预牵伸纤维(POY)经1.40、1.75倍牵伸和定形后得到的全牵伸纤维(FDY-1和FDY-2)的断裂强度分别为1.66、2.29 cN/dtex,断裂伸长率分别为33.3%、28.8%;差示扫描量热仪(DSC)测试结果显示,POY、FDY-1、FDY-2结晶度分别为62.51%、62.05%、61.36%;XRD衍射仪测试结果也表明POY的结晶度与FDY结晶度相近,这表明在POY成形过程中,纤维中的结晶已经接近完成,P34HB提高了PLLA结晶效率。

过滤用纳米蛛网纤维的研究发展

对纳米蛛网纤维的形态特征及形成机理进行了探讨。纳米蛛网纤维是以普通静电纺纤维薄膜为基材,具有二类网状纤维材料,其结构类似于蜘蛛网。网状纤维材料的直径平均在20nm以下,在数量上比电纺纤维要小1个等级。并且对影响形态结构的因素,从纺丝液溶液浓度、溶液电导率以及纺丝工艺参数如加电压、接收距离等方面进行分析,纳米蛛网纤维所特有的形态特征赋予了其许多特殊的性能,其应用领域也在逐步增加,特别是在过滤领域越来越被科研人员所重视。这种纤维膜的比表面积非常大,而且它的蛛网状结构使其孔隙结构和一般静电纺纳米纤维膜的孔隙结构是不一样的。这种高比表面积和特殊的气孔结构,使纤维膜在过滤方面表现优异。后市行情发展前景十分乐观。

静电纺丝聚乙烯醇/丝素蛋白/秦皮提取物-聚己内酯双层纳米纤维膜的制备及抗氧化性能

为制备干燥面膜,解决湿剂面膜中使用防腐剂、增稠剂等成分来延长面膜保质期对皮肤造成伤害的问题,通过顺序静电纺丝技术制备了以聚乙烯醇(PVA)、丝素蛋白(SF)负载秦皮提取物(CRF)为“亲肤层”和聚己内酯(PCL)为疏水层的双层纳米纤维膜。利用扫描电子显微镜、红外光谱分析及水接触角对纤维膜进行表征,并研究了纤维膜黏附性能、释放性能、抗氧化性能及生物相容性。结果表明,PVA/SF可以负载1%,3%和5%不同浓度的秦皮提取物,在湿润后PVA/SF/CRF-PCL纤维膜具有很强的黏附性,同时CRF可以在4min左右释放平衡,达到快速释放的效果。负载5%秦皮提取物的PVA/SF纤维膜具有良好的抗氧化性能,对DPPH自由基和ABTS自由基清除率分别为89.13%±0.42%和85.49%±0.82%,PVA/SF/CRF-PCL纤维膜溶血率低,对B16细胞、Hela细胞均无毒性,B16细胞存活率均在89%以上,显示了良好的生物相容性,可以安全应用于皮肤领域。

乳液静电纺制备PCL/TCH图案化纳米纤维膜

为解决药物突释问题,实现药物的有效包埋和长效释放,设计了具有稳定皮芯结构的图案化微纳米纤维膜,用于药物控释领域。采用乳液静电纺丝技术,将盐酸四环素(TCH)作为模型药物,以聚己内酯(PCL)/六氟异丙醇(HFIP)作为油相、TCH/水溶液作为水相进行纺丝并优化工艺参数,使盐酸四环素(TCH)在纺丝过程中保持性能稳定并能够持续释放。同时,探究图案化对纳米纤维膜的力学性能、载药能力和TCH在体外释放性能的影响。结果表明:当药物质量分数为2%时,纺丝乳液的液滴均匀性较好,液滴的平均直径为0.65μm,制备的纤维形貌均匀连续,平均直径为200 nm,药物累计释放率达到了52.15%;图案化纤维膜具有良好的柔韧性和延展性,断裂伸长率从78.65%提高到98.96%,载药能力和TCH在体外释放性能均有所提升,药物累计释放率从52.15%提高到65.60%。该研究表明,通过乳液静电纺丝技术,可以将模型药物TCH包裹在PCL的内部,有效改善PCL/TCH纤维膜的药物释放性能,同时图案化可进一步提高机械性能。因此,通过乳液静电纺制备的PCL/TCH图案化纳米纤维膜在医疗敷料方面具备一定的应用前景。