天然微纳米纤维素的制备及其对纸张性能的影响

在手抄纸的制备过程中添加不同含量的棉纤维和木质纤维微纳米纤维素,研究在手抄纸中分别添加不同种类的微纳米纤维素及其添加量对纸张抗性能的影响。分别以棉浆板和漂白阔叶木浆板为原料,经过低共熔溶剂(DES)预处理,再采用高压均质机械解离方式,制备棉纤维和木质纤维微纳米纤维素。抄纸过程中,棉纤维微纳米纤维素的添加量分别为0、2.5%、5%;木质纤维微纳米纤维素的添加量分别为2.5%、5%。棉纤维微纳米纤维素的添加量为5%时抄纸的综合性能最好,耐破指数由3.20 kPa·m^(2)/g增加至3.69 kPa·m^(2)/g,抗张指数由30.71 N·m/g提高至36.71 N·m/g,不透明度由86.37提高至87.96。实验表明:两种微纳米纤维素的添加均可提高纸张耐破指数和抗张指数,为天然微纳米纤维素改性抄纸性能奠定了基础。

熔体离心纺PBAT微纳米纤维的制备及其工艺参数

采用自主设计的熔体离心纺丝设备研究了聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)的可纺性,并分析纺丝参数对PBAT纤维形貌和性能的影响。结果表明:挤出机温度为220℃、喷丝器温度为200℃、电机转速为4000 r min、收集距离为18 cm时纤维形貌最佳;纺丝温度的提高可有效避免纤维卷曲以及纤维细化;随着纺丝温度的增加,聚合物熔体黏度下降,流动性变好,制备的纤维分布更加均匀,纤维结晶度得到提高,纤维膜的力学性能得到明显改善,其最大应力提高至15.3 MPa,最大应变为80%。

低共熔溶剂耦合机械打浆制备微纳米纤维素的研究

本研究选取“绿色”低共熔溶剂(DES,乳酸/盐酸甜菜碱)添加不同体积分数去离子水,对桉木片进行预处理,并结合打浆和氧化处理方式,对木质纤维素进行微纳米纤维化研究。结果表明,该DES在添加体积分数5%去离子水时,具有最佳的预处理效果,即纤维素的保留率为62.9%、半纤维素和木质素的去除率分别为91.8%和82.9%,且纤维素保持Ⅰ型结晶结构。经过打浆和氧化处理后木质纤维素细纤维化作用明显,纤维质均长度和质均宽度分别减小了47.7%和49.9%,使得纤维表面电荷明显增强,Zeta电位绝对值最大达到51.65 mV。

基于静电纺丝技术的防水透湿微纳米纤维膜研究进展

防水透湿织物兼具高耐水渗透性及高湿气透过性,可极大提高服装穿着舒适度。介绍了微纳米纤维膜的防水透湿原理,结合静电纺丝技术的优势及其在防水透湿功能面料领域中表现出的重要潜力,概括了近年来防水透湿微纳米纤维膜的研究进展,并将其制备方法分为直接法和后整理法。总结了现阶段基于静电纺丝技术的防水透湿微纳米纤维膜面临的挑战,提出了相应的解决措施及建议,并对其未来发展趋势进行展望。

空气过滤微纳米纤维膜的组合式制备及其性能

针对静电纺微纳米纤维膜滤料的高效与低阻的难协调,采用聚丙烯腈(PAN)与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),基于新型无针式喷头静电纺丝技术,调配溶液质量分数与成份配比,通过三喷头组合纺丝,调控纤维膜的立体结构,制备了双峰直径的微纳米纤维膜,并对纤维膜的各项性能进行表征。研究发现:三喷头组合纺丝技术能够使不同直径纤维同时沉积成纤维膜,借此可调控纤维膜结构,降低过滤阻力;总质量分数为10%、PAN与PMMA质量比为1∶1的混合溶液与质量分数为14%的PAN溶液在20 min纺丝时间下,三喷头组合纺丝所制备的PAN/PMMA微纳米纤维膜的综合过滤性能最优,该纤维膜的平均孔径为1.2μm,当平均直径为0.3μm的NaCl气溶胶粒子的流量为32 L/min时,其过滤效率达到99.93%,过滤阻力仅为124.46 Pa,品质因数达到0.058 5。

聚醚砜微纳米纤维防水透湿材料的制备及性能分析

探讨了利用无针静电纺丝技术制备聚醚砜(PES)微纳米纤维防水透湿材料的方法。PES在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中溶解1~2 h后黏度即增大,并出现结块现象,难以用于产业化静电纺丝。经过优选,以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,当PES质量分数为20%时,纺丝溶液的黏度为0.153 Pa·s,可在9 h内获得良好的的流动性和可纺性。基于此纺丝液配方,制备给液速度分别为0.3、0.9、1.5和2.1 m/min的PES微纳米纤维防水透湿材料,并对其表观形态、孔径、透气性、接触角、透湿性和拉伸性能进行测试,发现所得纤维材料的平均直径为242~345 nm,孔径为9.109 1~9.511 5μm,透气率为59.73~219.95 mm/s,接触角大于140°,透湿率为5 749~7 033 g/(m^(2)·d),断裂强力为21.0~31.0 N,具有较好的疏水性和透湿性。研究可为无针静电纺产业化制备PES微纳米纤维防水透湿材料提供指导和借鉴。

胶体静电纺微纳米纤维的研究进展

为实现胶体静电纺纤维的形貌调控和广泛应用,综述了胶体静电纺丝的概念、制备原理、形貌影响因素、后处理方法及其应用,并对胶体静电纺丝的未来发展进行展望。发现调节纺丝液的配比和静电纺丝参数可获得不同形貌(串珠状、纺锤体状、黑莓状等)的复合纤维膜,对复合纤维膜进行不同的后处理(煅烧、浸泡、负载、交联)可赋予纤维新的功能,其处理后可应用于超疏水、吸附、催化、传感、组织工程、光子晶体纤维等领域。未来可通过多元胶体静电纺丝或提高颗粒间的相互作用,制备具有高韧性、优异力学性能和特定功能的复合纤维膜,并与3D打印相结合进一步拓展其应用范围和研究领域。

微纳米纤维复合滤纸反吹性能的研究

本研究探讨了3种微纳米纤维复合滤纸在不同面流速及发尘浓度条件下的反吹性能,主要对初始过滤效率接近的湿法纤维复合滤纸、熔喷纤维复合滤纸和静电纺纤维复合滤纸的性能进行了对比研究。结果表明,在面流速11.1 cm/s、发尘浓度1 g/m^(3)时,没有反吹的情况下,湿法纤维复合滤纸、熔喷纤维复合滤纸和静电纺纤维复合滤纸的一次容尘量分别为85.3、84.8、64.1 g/m2;而容尘性能不佳的静电纺纤维复合滤纸在反吹过程中表现优异,完成30次反吹清灰用时约3700 s,是一次容尘实验时用时的13.8倍,终止时阻力为554 Pa;湿法纤维复合滤纸与熔喷纤维复合滤纸的反吹用时分别为2587、2527 s,明显低于静电纺纤维复合滤纸,终止阻力分别为854和724 Pa。随着面流速从11.1 cm/s提高至19.4 cm/s,或发尘浓度由1 g/m^(3)增加至4 g/m^(3)时,滤材的反吹清灰用时均急剧下降。

镶嵌结构微纳米纤维/短纤维复合纱线的研究进展

静电纺微纳米纤维应用场景广泛且具有良好的功能扩展性,但机械性能有待提升,镶嵌结构微纳米纤维/短纤维复合纱线能有效地结合微纳米纤维和传统短纤维的优势,兼具优异的机械性能和功能性,提高了纺织品的附加值。文章分析了镶嵌结构复合纱线的设计原理,阐述了连续成网和跨尺度纤维均匀镶嵌技术难点,并介绍了基于镶嵌纺技术开发的系列功能性复合纱线,展望了镶嵌纺技术未来将朝着多功能、绿色化的方向发展。

静电纺丝法制备超疏水/超亲油SiO_2微纳米纤维膜

采用静电纺丝法制备SiO2微纳米纤维膜,经六甲基硅氮烷(HMDS)改性后获得疏水/亲油特性,用FTIR、SEM、接触角等手段表征纤维膜的成分、微观形貌和对水及正十二烷的润湿性能等,研究了制备工艺对纤维膜物性参数以及润湿性能的影响,并测试了改性后纤维膜的高温稳定性和耐腐蚀性能。结果表明:SiO2微纳米纤维膜具有较多的孔隙和较高的比表面积,经HMDS改性后其表面粗糙结构结合疏水亲油的-Si(CH3)3基团使得纤维膜获得超疏水/超亲油特性,其水接触角为153.7°、水滚动接触角为8.2°、油接触角为0°;超疏水/超亲油SiO2微纳米纤维膜的最高耐受温度为450℃,最大拉伸强力为(40.7±9.4)×10-2N,且具有较好的耐腐蚀性能。

静电纺丝法制备LaFeO_3微纳米纤维

采用静电纺丝技术并结合溶胶-凝胶方法制备了LaFeO3微纳米纤维．用差热一热重分析（TG—DTA）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱和场发射扫描电镜（FE-SEM）对样品进行了表征．实验结果表明，390℃时钙钛矿结构的LaFeO3晶体开始形成，同时伴有少量微弱的La2OCO3和Fe2O3杂相存在，600℃煅烧获得正交钙钛矿结构的LaFeO3微纳米纤维，其纤维直径分布在300～600nm之间，其平均直径约为420nm，平均晶粒尺寸为28nm．

静电纺丝制备多级结构TiO_2微纳米纤维

通过对共轴电纺内流体溶液浓度和流速的调控得到4种具有不同内部结构的TiO2微纳米纤维,即具有"微孔"、"囊泡"、"竹节"和"管"状结构的TiO2微纳米纤维,实现了对纤维内部结构的有效控制,对于新型仿生中空纤维的研究具有重要意义.

静电纺丝法制备图案化微纳米纤维薄膜

使用几种网孔结构的导电模板和绝缘模板作为静电纺丝收集装置,制备了图案化的微纳米纤维薄膜,并对其微观形貌进行了表征,对图案化形成机理进行了分析。结果表明,电纺纤维总是趋于沿电场线的方向运动,当导电网孔模板作为收集装置时,电纺纤维向导电格子聚集形成图案化纤维薄膜;当绝缘网孔模板作为收集装置时,电纺纤维避开绝缘模板格子,向模板孔洞聚集形成图案化薄膜。

PLA微纳米纤维复合过滤非织造布的制备与性能

通过液喷侧吹纺丝方法制备了聚乳酸(PLA)微纳米纤维和PLA/聚丙烯(PP)熔喷复合过滤非织造材料,探讨了液喷工艺参数对PLA微纳米纤维直径和分布的影响,并对不同制备条件下的PLA/PP复合过滤非织造布的力学性能、透气性及过滤性能进行了测试。结果表明,在PLA溶液质量分数为7%,风压为0.3 MPa,接收距离为35 cm,挤出速率分别为15,20,25 m L/h的条件下,可获得直径分别为0.98,1.02,1.12μm的PLA微纳米纤维。当液喷侧吹时间为30 min、挤出速率为20 m L/h时,PLA/PP复合过滤非织造布的透气性下降了52.48%,而过滤阻力、断裂强度和过滤效率分别提高了22.79%,94.51%和46.84%,其综合性能得到明显改善。

胶原/聚氧化乙烯复合微纳米纤维的静电纺制备及表征

以六氟异丙醇体积分数为50%的乙酸溶液为溶剂,制备I型胶原/聚氧化乙烯(PEO)复合静电纺微纳米纤维,研究了PEO质量分数对静电纺纤维形貌的影响,测试了不同胶原/PEO质量比(m(胶原)∶m(PEO))时的纺丝液黏度和电导率.采用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射、热重分析对胶原/PEO复合纤维进行表征.结果表明,PEO的加入使纺丝液黏度增大,电导率减小,可有效提高胶原的可纺性.当m(胶原)∶m(PEO)为70∶30时,纤维形貌良好,平均直径为(267±45)nm.复合静电纺纤维中胶原与PEO分子链间存在一定的分子间作用力,但并没有改变彼此的化学结构.通过静电纺制备的胶原/PEO复合微纳米纤维膜由于其特有的结构和功能性,有望应用于伤口敷料和组织工程等生物医用领域.

微纳米纤维的熔喷制作工艺

通过数值计算方法和熔喷实验方法,探索微纳米纤维的熔喷制作工艺。选用Shambaugh一维数学模型,运用数值计算方法,得出空气速度、熔体流量和喷丝孔直径对纤维直径的影响关系。通过分析比较得到这3个参数对纤维直径减小程度的影响顺序:熔体流量影响最大,空气速度次之,喷丝孔直径影响最小。根据熔喷实际情况,得出喷丝孔直径不能够太大。设计微纳米纤维的熔喷实验工艺,进行熔喷工艺实验和纤维直径测定实验,得到了纳米级纤维。证明了工艺参数对纤维直径影响关系和影响顺序规律的正确性,也证实了微纳米纤维制作工艺的有效性。

静电纺丝法制备超疏水微纳米纤维的研究进展

超疏水纤维膜因其独特表面性能成为功能表面领域的研究热点。静电纺丝技术作为一种新兴技术,设备操作简单,可高效调控纳米纤维表面形貌,实现微米-纳米双级结构自组装,从而获得超疏水微纳米纤维表面材料,利用此技术所制备微纳米纤维表面形貌及其物理性质接近于天然纤维超疏水材料。首先简要介绍了超疏水表面自清洁的基础理论和静电纺丝法的技术原理,进而重点对近期静电纺丝技术制备超疏水表面材料的最新研究进展进行了综述与分析。

同轴静电纺丝法制备PVA-胶原微纳米纤维

通过同轴静电纺丝技术，制备以胶原为壳层而PVA为核层的微纳米纤维，研究壳层胶原溶液的浓度和同轴静电纺丝工艺参数对PVA-胶原微纳米纤维形貌的影响。研究结果表明：壳层胶原溶液浓度越大，越容易获得串珠状PVA-胶原微纳米纤维；当纺丝电压为15～20kV，纺丝距离为15～20cm，壳层胶原溶液流速为0．1mL／h时，可以获得表面相对光滑的微纳米纤维。

静电纺丝法制备有序V_2O_5微纳米纤维膜及其气敏特性

为了提高微纳米纤维膜气敏材料的灵敏度和响应时间, 本研究采用静电纺丝法结合分离式平行收集极制备有序排列的V2O5微纳米纤维膜, 利用XRD、SEM等手段表征纤维膜的相组成、微观形貌以及有序程度, 探讨了有序程度对V2O5气体灵敏度、响应时间以及恢复能力的影响。研究结果表明： 500℃煅烧后所得微纳米纤维膜由V2O5相组成。平行收集极间距对纤维膜的微观形貌影响较大, 当间距为3 mm时可以获得有序程度为66%的V2O5微纳米纤维膜, 其在80-400℃范围内电阻的变化幅度约为2个数量级。当工作温度为300℃时, V2O5微纳米纤维膜对C2H5OH的灵敏度均高于CH4和NH3, 其中有序V2O5微纳米纤维膜对浓度为200 mg/L C2H5OH气体的灵敏度约为0.9, 响应时间为3 s, 但恢复性能较低, 62 s后阻值仅恢复到初始阻值的55%。

微纳米纤维素的制备及其改性不饱和聚酯树脂的研究

为了改善不饱和聚酯树脂浇注体的性能,以苎麻纤维为原料,采用碱预处理加混酸水解法制备微纳米纤维素,采用共混工艺制备微纳米纤维素/不饱和聚酯树脂浇注体复合材料,并对其力学性能和热性能进行对比研究。结果表明,当不饱和聚酯树脂中加入3%微纳米纤维素后,其拉伸强度、拉伸模量和冲击强度分别提高了55.42%、9%和62.42%,材料断裂由脆性断裂转变成韧性断裂,起始热分解温度由363.10℃升高到369.41℃。说明利用微纳米纤维素改性不饱和聚酯树脂,不仅可以提高其力学性能和热稳定性,而且可以改变材料的断裂特性。