载中药聚乳酸多孔纳米纤维医用敷料

为构筑人体可吸收、抗菌消炎且轻薄柔软的可用于伤口愈合的医用敷料,以聚乳酸为原料,掺杂板蓝根(RI)、柴胡(BC)和茶多酚(GTP)等中药成分,采用氯仿与丙酮二溶剂体系,借助静电纺技术制备聚乳酸(PLA)多孔纳米纤维载中药敷料。通过扫描电镜、红外光谱仪、X射线衍射仪(XRD)和接触角测试仪等手段分析了载中药敷料的微观结构、润湿性能、保水吸液性、抗菌性以及体外降解性能等。结果表明:采用氯仿和丙酮二溶剂体系制备的载中药敷料其纤维具有多孔特征,纤维直径为747~1 550 nm。敷料中所载板蓝根、柴胡、茶多酚与聚乳酸间并未发生负面改性的化学反应。载板蓝根、柴胡、茶多酚的敷料在载药量为3%时对金黄色葡萄球菌抑菌率分别为79.2%、82.5%、75.7%,对大肠杆菌抑菌率分别为79.1%、80.2%、73.9%。同时,较纯聚乳酸敷料,载中药敷料具有较好的透气性和体外降解性,其保水吸液性均提高20%以上,适合用作伤口敷料。

空气过滤用静电纺纳米纤维材料研究进展

面对日益严重的空气污染,传统过滤材料的过滤效率低且过滤阻力大,静电纺纳米纤维材料具有高孔隙率、大比表面积等特性,过滤效率高且过滤阻力小,可广泛应用于空气过滤及个人防护等领域。为此,首先从加工方式方面综述了3种静电纺丝法,不同的方法可获得不同尺度的纤维;其次,从不同纳米纤维材料结构和功能化制备角度,系统综述了空气过滤纳米纤维材料的最新研究进展;最后对规模化制备及纺丝原理进行论述,并展望了未来发展趋势。研究认为:需要深入研究静电纺丝机制,进一步研究电场、溶液、纤维成形之间的影响机制与构效关系开发新技术,来实现静电纺纳米纤维材料的规模化宏量制备;在此基础上对其进行功能化改进,研发具备自清洁、抗菌和传感等功能的空气过滤纳米纤维材料,以提高其在空气过滤领域的应用价值。

非对称润湿性纤维复合膜的制备及其油水分离性能

为解决乳化油分离过程中分离效率和通量难以兼顾的问题,以木浆为原料,以氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,采用静电纺丝技术制备纤维素纳米纤维膜;以纤维素纳米纤维膜为亲水层,以聚丙烯熔喷布为疏水层,采用热压复合工艺,构建了具有非对称润湿性材料(Janus)特性的纤维复合膜,并应用于乳化油的油水分离。结果表明:在最佳工艺条件下,复合膜的孔径为0.826μm,分离效率为98.8%,通量为9798.8 L/(m^(2)·h);复合膜具有优异的重复使用性能,使用10次后其分离效率仍能保持在98%,通量达9444.5 L/(m^(2)·h);复合膜对正己烷、正庚烷、三氯甲烷、四氯化碳、石油醚均具有显著分离效果,其分离效率均大于98%,通量均在9000 L/(m^(2)·h)以上。

花瓣状多尖端静电纺丝喷头的电场模拟及优化

针对目前多针头静电纺丝易堵塞、针头之间存在边缘效应和无针头静电纺丝供液易挥发、泰勒锥位置不可控等问题,提出一种花瓣状多尖端喷头静电纺丝方法。喷头为半封闭式结构,上半部分为圆柱直管多流道结构,下半部分为花瓣状流道扩张结构,每层的花瓣之间的间距为4 mm,能够在花瓣尖端高电场诱导作用下激发多股射流;利用COMSOL有限元分析软件对下半部分花瓣状流道扩张结构的各个参数电场强度进行模拟,研究喷头下端花瓣数量、花瓣长度和花瓣排布方式对电场均匀性的影响。结果表明:当静电纺丝喷头花瓣数量为4对(8个)、花瓣内层长度为21 mm、外层长度为20 mm、接收距离为200 mm、电压为30 kV时,电场强度平均值为5.441×10^(6) V/m,变异系数(CV)值为5.58%,表明该静电纺丝喷头可激发较高的电场强度且分布均匀;最后采用静电纺丝设备进行纺丝实验,验证了该新型花瓣状多尖端静电纺丝喷头在静电纺丝过程中能够降低边缘效应,减小能耗,射流多且稳定可控,可进行规模化静电纺丝。

石墨烯-PAN基复合纳米纤维的微观形貌及其抗菌性能

为了优化GO-PAN基复合纳米纤维的制备方法,探究石墨烯的质量分数对复合纳米纤维抗菌性能的影响效果,利用静电纺丝法制备了不同石墨烯质量分数的GO-PAN基复合纳米纤维,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪、力学性能分析等对复合纳米纤维的宏观性能和微观结构进行表征。研究结果表明:石墨烯的添加降低了复合纳米纤维的结晶度,GO-PAN基复合纳米纤维微观上呈三维网状结构,纳米纤维无序交错排列,纤维直径为170~230 nm。随着石墨烯质量分数的增加,复合纳米纤维的拉伸强度先增大后降低,断裂延伸率持续降低,且当石墨烯质量分数增大至0.9%时,复合纤维的拉伸强度达到了最大值20.61 MPa;石墨烯的添加改善了复合纳米纤维热学性能,脱水温度提高。GO-PAN基复合纳米纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均超过了95%,且石墨烯质量分数0.9%的复合纳米纤维膜对2种菌种的抑菌效率均达到最大值,抑菌率分别为97.32%、99.85%,其中复合纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌的抑菌效率高于大肠杆菌。

热黏合聚乙烯/聚丙烯双组分纺黏非织造材料性能及其过滤机制

为研究热黏合加固技术对双组分纺黏非织造材料结构和性能的影响,以聚乙烯(PE)为皮层组分、聚丙烯(PP)为芯层组分,采取热轧和热风2种热黏合方式制备了PE/PP皮芯型双组分纺黏非织造材料,借助扫描电子显微镜、自动滤料测试仪、孔径测试仪、渗水性测定仪等对2种方法制备的纺黏非织造材料的结构和性能进行测试与表征,并对造成过滤性能不同的原因进行理论分析,阐释纤维滤材的过滤机制。结果表明:随着面密度的增加,热轧黏合纺黏非织造材料的平均孔径逐渐减小,耐静水压逐渐增加,其中面密度为80 g/m^(2)时,平均孔径为25.74μm,耐静水压为3.14 kPa;热风黏合纺黏非织造材料在低阻力、高容尘、品质因数方面的表现均优于热轧黏合纺黏非织造材料,其中面密度为80 g/m^(2)时,以质量中值直径为0.26μm的NaCl气溶胶为过滤媒介,在32 L/min的测试流量下,电晕驻极后热风黏合纺黏非织造材料的过滤效率为76.62%,过滤阻力仅为15.85 Pa;纤维过滤材料的孔隙率越大其过滤阻力越小,容尘量越高。

低密度聚乙烯熔喷工艺及其非织造布性能

为探究高效制备工艺,获得综合性能优良的超细聚乙烯非织造材料,以低密度聚乙烯(LDPE)为原料,制备了低密度聚乙烯熔喷非织造布。研究了热风温度、热风流量、模头温度、接收距离和熔体流量等熔喷工艺参数对LDPE纤维平均直径的影响规律,并进一步考察了熔喷非织造布的过滤性能和力学性能。结果表明:提高热风温度、热风流量和模头温度等均有助于降低纤维的平均直径,所制备纤维最小平均直径可达5.3μm,熔喷非织造布的最大拉伸强力为6.12 N,抗拉强度为2.16 MPa;经过热压工艺处理后,面密度为120 g/m^(2)的LDPE非织造布在32 L/min流量下的过滤效率可达75%以上,平均过滤阻力为80 Pa。

纤维素基静电纺丝纳米纤维功能材料研究进展

纤维素基纳米纤维的制备为纤维素及其衍生物的高值化利用提供了方法和途径。通过静电纺丝技术可以制备获得种类繁多、功能各异的纤维素基纳米纤维材料。本文基于几种典型纤维素基纳米纤维功能材料,分别从原料种类、溶剂体系、溶液固液比、化学修饰等角度概述了其制备方法。化学改性赋予纤维素纳米纤维材料的性能特点使其在环境工程、生物医学工程、探测工程及能量储存等领域被广泛应用。虽然纤维素纳米纤维在功能材料的设计与应用方面已经取得了很大的进展,但在高质量规模化生产、功能化集成和全生物质可降解等方面仍存在挑战。

熔融双组分超细纤维成纤技术研究进展

为深入探究熔融双组分复合纤维原纤化的超细纤维成形技术,介绍了共混纺丝和共轭纺丝2种复合纺丝技术及其在生产超细纤维时的原料及工艺,具体阐述了海岛型复合纤维和裂离型复合纤维开纤工艺及特点,分析了聚合物及工艺对复合纤维生产超细纤维的影响。综述了熔融复合纤维原纤化用到的化学溶剂开纤、水溶开纤、机械开纤等开纤技术。概述了用熔融复合纺丝技术生产的超细纤维材料在合成革、过滤与分离、医用防护、卫生健康等领域中的应用,提出了复合纺丝技术生产超细纤维的发展方向,并指出复合纤维有望通过成形技术实现原料多元化、纤维细旦化、材料功能化等方面的不断发展和创新,将推动相关产业朝着更加可持续和环保的方向发展。

单向导湿抗菌敷料的制备及性能研究

为了获得具备单向导湿功能的抗菌敷料,利用静电纺丝技术成功制备了聚乳酸/纳米氧化锌-聚乳酸/壳聚糖(PLA/ZnO-PLA/CS)双层结构纳米纤维膜和聚乳酸/纳米氧化锌-聚乳酸/壳聚糖-聚乙烯醇/透明质酸(PLA/ZnO-PLA/CS-PVA/HyA)三层结构纳米纤维膜。对双层结构和三层结构纳米纤维膜敷料的微观形貌、化学基团、墨滴扩散、吸水性、亲水性、抗菌性及生物安全性进行了测试分析。结果表明:从PLA/ZnO内层、PLA/CS中间层到PVA/HyA外层,纳米纤维的直径逐渐减小,孔径逐渐减小,孔隙率逐渐升高;具有梯度结构的三层纳米纤维膜敷料亲水性最佳,且PLA/ZnO内层可形成明显抑菌圈,具有良好抗菌性;三层梯度结构敷料成分不会影响细胞增殖,无细胞毒性;PLA/CS层和PVA/HyA层形成梯度引流作用,具有优良的单向导湿功能,可将伤口处积液引流到敷料外层。认为:纺丝时间为3 h的三层梯度纳米纤维膜在导湿、抗菌方面性能突出,对细胞无毒性,适用于伤口敷料相关产品的开发。

高导热PVDF/Ag纤维膜的构建及其导热性能

为了提高纤维材料的导热性能,选择不同尺寸的Ag片作为导热填料,通过静电纺丝技术一步构建了具有三维互通导热网络的PVDF/Ag纤维膜,对其形貌和化学结构进行表征,研究Ag片尺寸、Ag片含量、压缩程度对其导热性能的影响,并对其实际应用能力进行评估。结果表明:加入混合尺寸Ag片,能够形成单根纤维内部连通和纤维之间外部连通的三维互通网络结构。具有该结构的PVDF/Ag纤维膜表现出优异的导热性能,导热系数达0.1038 W/(m·K),比纯PVDF纤维膜提高了61%;将其压缩处理后,导热系数进一步提升至8.693 W/(m·K),是压缩前的83.6倍。此外,三维互通网络的PVDF/Ag纤维膜还展示出优异的力学应用能力和疏水性能。研究结果对进一步开发多功能集合的纺织品及柔性材料具有重要的参考价值。

超柔软水刺非织造布的制备工艺研究

为了解决传统水刺非织造布在柔软性方面存在不足的问题,以细旦纤维素纤维为原料,通过采用先进的水刺加固技术及对梳理工序和水刺工艺的优化,以及在制造过程中添加超柔保湿因子的方式,成功开发一种新型超柔软水刺非织造布。该产品不仅维持了非织造布的基本性能,还具有更优越的手感柔软度,其纵横向抗弯长度均小于4cm,满足国家标准GB/T 40276—2021《柔巾》中对柔软性的要求指标。

聚丙烯/聚对苯二甲酸丁二醇酯共混熔喷非织造材料纳微纤维结构调控研究

将少量聚丙烯(PP)混入聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中,制备了具有明显纳微米交替纤维层叠结构的熔喷非织造材料。通过扫描电镜探讨共混量及熔喷工艺参数(牵伸风温、牵伸风压及接收距离)对纳微结构的影响。结果表明:当聚合物温度低于295℃,PBT与PP混合呈“部分相容”状态,这是形成明显纳微结构的基础。在牵伸风温270℃,牵伸风压0.02MPa,接收距离20cm的条件下,PP含量为5%的混合原料可制备得到最细纤维直径0.32μm,最粗纤维直径10.88μm,CV值98.53%的双组分共混熔喷非织造材料。

静电纺纳米氧化铜抗菌复合非织造布的制备及其性能

针对聚丙烯(PP)熔喷非织造布抗菌性能不足的问题,本文以PP熔喷非织造布为静电纺丝装置的接受基布、CuO-NPs为抗菌材料,制备具有高效抗菌性能的聚丙烯/聚丙烯腈/纳米氧化铜(PP/PAN/CuO-NPs)复合非织造布。研究了CuO-NPs质量分数与静电纺丝时间对复合非织造布抗菌等性能的影响。结果表明:当纺丝时间为1 h、CuO-NPs质量分数在0.3%~0.9%时,复合非织造布对E.coli和S.aureus的抑菌率均>99.99%。纺丝时间为1 h,随着CuO-NPs质量分数增大,复合非织造布纤维直径增大、直径分布均匀性降低、疏水性能下降。CuO-NPs质量分数不变,随着纺丝时间增加,复合非织造布的过滤效率提升,透气性却下降。纺丝时间相同,复合非织造布的过滤效率随着CuO-NPs质量分数增大而增大;CuO-NPs质量分数增大时,复合非织造布的透气性在较短纺丝时间(0.5~1 h)内先下降后提升,在较长纺丝时间(1.5~2.5 h)内显著下降。此外,CuO-NPs的加入不会改变PAN纳米纤维膜的化学结构。静电纺纳米纤维膜与PP基布的复合可以制备高效过滤和抑菌的医用防疫纺织品。

多级微纳米纤维隔热材料的制备及其热防护性能

热防护服可以有效减少高温环境对人员的伤害,其中轻质、高效的隔热层能最大程度减少防护服对人员行动能力的限制。为了提高纤维隔热材料的性能,提出一种“限域溶胶-凝胶”原位组装策略,将聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纳米纤维溶胶填充到阻燃黏胶/芳纶水刺非织造材料(VAF-NMs)中,使其在VAF-NMs形成高孔隙率纳米纤维网络,从而制备PBO/VAF-NMs多级微纳米纤维网络毡(TNMMs)。通过瞬态平面热源法和热防护性能仪对TNNMs进行测试,其导热系数和热防护值分别为0.032 W/mK和35.2 cal/cm^(2),表现出优异的隔热性能和热防护性能;通过极限氧指数仪和服用舒适性测试,TNNMs的极限氧指数大于32,水蒸气透过率为2067 g/(m^(2)·d),透气性为103 mm/s,表现出优异的阻燃性和服用舒适性;并且TNNMs力学性能强,结构稳定,为民用和工业用热防护材料的设计提供了新思路。

热诱导熔接聚氨酯/聚二甲基硅氧烷防水透湿膜的制备及其性能优化

为提高纳米纤维膜的防水、透湿和力学性能,在聚氨酯(PU)纺丝液中添加无氟疏水剂聚二甲基硅氧烷(PDMS),采用静电纺丝法制备静电纺PU/PDMS防水透湿膜,并在此基材上采用静电喷雾法沉积PU/PDMS微球制备静电喷雾PU/PDMS防水透湿膜;利用热诱导工艺分别对静电纺PU/PDMS和静电喷雾PU/PDMS防水透湿膜进行热处理改性,研究了热处理温度和时间对其形貌、孔径分布、防水性能、透气透湿性能及力学性能的影响,并对其影响机制进行分析。结果表明:静电喷雾PU/PDMS防水透湿膜的防水透湿性能优于静电纺PU/PDMS防水透湿膜,但经热处理后由于膜内部产生更多粘连,导致孔隙率降低,防水透湿性能出现下降;热处理后静电纺PU/PDMS防水透湿膜的孔径大大降低,并使其串珠结构向蛛网结构转化,防水性能和力学性能显著提升,当加热温度为100℃,加热时间为90 min时,其水接触角达到144.7°,透湿率为5666.7 g/(m^(2)·d),透气率为9.91 mm/s,断裂强度为17.9 MPa,断裂伸长率为210.7%。

可降解抗菌聚乳酸薄膜在食品领域应用的研究进展

聚乳酸是通过乳酸聚合得到的一种聚合物,具有良好的抗菌性、生物兼容性及生物降解性等,用途较为广泛。通过对聚乳酸薄膜的性能、复合类型,以及在食品中的应用状况进行分析总结,以期为今后抗菌聚乳酸薄膜在食品领域的深入研究和开发利用提供依据。

全棉水刺非织造布的等离子体冷堆脱脂漂白工艺响应面法优化

为解决全棉水刺非织造布冷堆脱脂漂白处理时间长的问题,采用等离子体冷堆脱脂漂白工艺对其进行处理,借助扫描电子显微镜和红外光谱仪分析材料的微观形貌和化学结构,设计单因素实验探究等离子体处理功率、等离子体处理时间、冷堆时间对材料白度、断裂强力、吸水率的影响,并在此基础上设计响应面法优化实验,确定最佳工艺参数。结果表明:等离子体处理可去除非织造布表面棉籽壳等异物杂质并在布面留下孔洞,经冷堆处理后孔洞得到一定消除;等离子体处理可减少棉纤维表面脂类物质,增加羟基含量,提高棉纤维的亲水性;经响应面法优化后得到最佳优化工艺条件为等离子体处理功率2 kW、等离子体处理时间11 s、冷堆时间6.5 h,经过此条件处理的全棉水刺非织造布的白度可达到75.8836%。

选择性光催化定向导水全棉水刺布制备及性能研究

在大健康环境背景下,针对消费者对一次性卫生产品舒适性、干爽性的更高需求,采用雾化整理和选择性光催化的方法在材料表面构造亲水通道,开发定向导水全棉水刺非织造布的工艺技术,探讨亲水通道的间距和孔径对液体定向导水性能的影响,并对比催化前后全棉水刺布性能差异。结果表明:TiO2质量分数为5%,整理时间为15 s,孔间距为1.8 mm、孔径为7 mm,为最佳工艺条件。对比催化前后,催化后材料的液体穿透时间减少了20 s,单向传递指数提高174,液态水动态传递综合指数提升0.102。

水刺法非织造材料及工艺在过滤领域的应用

综述了水刺法非织造材料及工艺在液体过滤、空气过滤中的应用,介绍了水刺复合滤料的研究进展,指出今后可从原料选择、工艺条件优化及复合方式改进等方面展开研究,开发满足各种应用需求的水刺法非织造复合过滤材料。