包载型聚丙烯腈/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维制备及其隔热性能

针对传统气凝胶纤维后处理操作复杂、加工不稳定等问题,且为有效集成纳米气凝胶与纳米纤维功能和结构优势,本文围绕新型气凝胶复合纳米纤维成形与结构调控的关键难题,利用溶液喷射同轴纺丝技术将聚丙烯腈(PAN)与SiO_(2)气凝胶通过一步法制备PAN/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维,研究了复合纳米纤维中SiO_(2)气凝胶质量浓度对纤维形态结构、稳定性、孔径分布、隔热性能的影响。结果表明:所制备的PAN/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维形态结构上呈三维卷曲状,SiO_(2)气凝胶的引入使纤维表面形成多孔褶皱型结构,且纤维表面的微孔、介孔含量随SiO_(2)气凝胶质量浓度的增加逐渐增多;该气凝胶复合纳米纤维具有优异的隔热性能,当SiO_(2)气凝胶质量浓度为6 mg/mL时,PAN/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维在40℃的导热系数低至0.03738 W/(m·K),未来在服用保暖、工业隔热、军用热红外屏蔽等方面具有广阔的应用前景。

芳香缓释聚丙烯腈/薰衣草精油/β-环糊精纳米纤维/棉混纺纱线的制备及其性能

为了制备满足力学性能且具有芳香功能的混纺纱线,以芳香缓释微胶囊为原料,利用离心-静电纺丝技术制备出聚丙烯腈/薰衣草精油/β-环糊精(PAN/OEL/β-CD)纳米纤维,结合传统纺纱工艺,制备PAN/OEL/β-CD纳米纤维/棉混纺纱线,利用微观成像系统、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TGA)、紫外可见分光光度计进行分析。结果表明:在聚丙烯腈质量分数为8%的条件下制备出的PAN/OEL/β-CD纳米纤维形貌均匀、无明显串珠,微胶囊与PAN之间没有新的化学键产生;PAN/OEL/β-CD纳米纤维以3种形式分布在纱线内部;热重分析表明PAN/OEL/β-CD纳米纤维的含量约占纱线7%;混纺纱线3℃条件下21天芳香保持率为95.58%,25℃条件下为83.49%。

Fe_3O_4/聚苯胺微乳液聚合以及与聚丙烯腈复合纳米纤维的制备

以HCl为掺杂酸、CTAB为乳化剂、正丁醇为助乳化剂、过硫酸铵(APS)为引发剂,采用微乳液原位聚合Fe_3O_4/聚苯胺。通过高分辨透射电镜(HRTEM)、红外(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对Fe_3O_4/聚苯胺复合材料的性质进行了一系列测定,证实合成了具有核-壳包覆结构的复合材料。然后将得到的纳米复合粒子与聚丙烯腈混合成纺丝液,通过静电纺丝制备出纳米纤维。对Fe_3O_4/聚苯胺实验中保持Fe_3O_4/聚苯胺与聚丙烯腈的质量比为3:8不变,改变聚苯胺中Fe_3O_4的相对含量,发现纳米纤维的直径随着Fe_3O_4质量分数的增加而增大,并且出现不均一性。

碳纳米管/聚丙烯腈复合纤维的制备及结构研究

通过原位聚合的方法制备了碳纳米管/聚丙烯腈(CNTs/PAN)聚合液,用湿法纺丝工艺制备了CNTs/PAN复合纤维,分析了复合纤维流变性能、热性能及截面形貌。结果表明:CNTs的加入使得聚合物溶液出现了假凝胶化,粘度和弹性均有所上升,纺丝时溶液细流的表层遇水迅速凝固成致密的皮层,影响了纤维芯部的二甲基亚砜(DMSO)和水的双扩散作用,凝固丝出现了很明显的皮芯结构,CNTs的加入还使得纤维预氧化放热过程得到了缓和。

梯度复合聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及其过滤性能

为发挥纳米纤维膜在高效空气过滤材料领域的作用并实现连续化生产,通过自制静电辅助溶液喷射纺丝实验机,采用Box-Behnken试验设计方法,建立了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维直径和纺丝工艺参数的关系。利用在线复合方式连续制备了不同直径梯度复合的PAN纳米纤维膜并将其用于空气过滤领域,并对纤维膜的结构和形貌进行了表征。结果表明:通过调整纺丝工艺参数可有效地实现对纤维直径的控制;同时由该技术所制得的复合膜在消除静电后,通过物理筛分作用,对0.4μm的癸二酸二辛酯粒子具有99.923%的过滤效率和117 Pa的压降,对大于0.8μm的粒子具备100%的过滤效率。

静电纺丝法制备聚丙烯腈/聚醋酸乙烯酯复合纳米纤维膜

采用静电纺丝法制备了聚丙烯腈(PAN)/聚醋酸乙烯酯(PVAc)复合纳米纤维膜。利用原子力显微镜(AFM)、电子显微镜(SEM)分析了纤维的直径分布、整体形貌及单根纳米纤维的表面形貌;利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析了PAN、PAN/PVAc、PVAc纳米纤维膜的化学组成;同时借助热重(TG)分析了PVAc的加入对复合纤维膜热性能的影响。结果表明,当m(PAN)∶m(PVAc)=5∶5、质量分数为10%时,所得纤维膜最有利于制备聚合物电解质膜;PAN与PVAc之间产生配位键,从而提高了纤维膜的热性能。

表面接枝聚丙烯腈的碳纳米管/聚丙烯腈初生复合纤维的制备

碳纳米管(CNTs)被修饰后表面接枝上聚丙烯腈(PAN),采用溶液聚合法合成复合纺丝液,并利用湿法纺丝技术制备PAN/CNTs初生复合纤维。采用FT-IR,HRTEM,TG等方法分析CNTs表面修饰前后状况,用XRD和SEM分析接枝CNTs对PAN初生纤维结构的影响。结果表明:CNTs表面成功接枝上PAN,二者之间具有较强的相互作用力,接枝CNTs的加入使PAN初生纤维的结晶度从36.92%提高到38.81%,晶粒尺寸从4.40nm增大到4.89nm,初生复合纤维的断面结构更加细化。

基于聚苯胺/聚丙烯腈纳米纤维膜的柔性空气电池阴极

采用静电纺丝技术制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,并在其表面原位合成聚苯胺(PANI),制备PANI/PAN纳米纤维膜;采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、四探针电阻仪、热重分析仪,以及X射线衍射仪对制备的PANI/PAN纳米纤维膜进行一系列物理化学性能测试。以浸有KCl溶液的水性薄膜为电解质层,将PANI/PAN纳米纤维膜与锌金属片组装成柔性空气电池,并对其进行放电性能测定。该空气电池在2000 s内放电电流大于0.5 mA,电压大于0.4 V。

多壁碳纳米管/聚丙烯腈复合纤维混凝土抗裂性能研究

日新月异的新型纤维材料发展推动了复合纤维技术改革,多壁碳纳米管与聚丙烯腈所制备的复合纤维具有高强度、特殊性能的特点。混凝土中掺入一定比例多壁碳纳米管/聚丙烯腈复合纤维,通过PTS-E0系统测试力学性能及抗裂性能,按照混凝土抗裂模型分析发现,仅掺入质量比例1.2%所得试件较未掺加水泥混凝土试件的强度提高了16.05%,劈裂强度提高了60%,对混凝土表面裂缝的发生和发展有着良好的抑制作用。另外,随着多壁碳纳米管/聚丙烯腈复合纤维掺量的增加混凝土力学性能和防裂能力都有很大程度的提高。

复合静电纺超细聚丙烯腈纳米纤维的制备

为获得比常规静电纺丝纤维直径更细的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维,采用复合静电纺丝方法制备了聚丙烯腈/醋酸丁酸纤维素(PAN/CAB)复合纳米纤维,再溶解掉复合纳米纤维中的CAB组分,得到超细PAN纳米纤维并对其进行氨基化改性后用于吸附直接红23(DR23)染料。研究了PAN和CAB的混合比例、纺丝溶液质量分数和纺丝液挤出速度3个因素对所得PAN纳米纤维直径的影响,并比较了常规静电纺和复合静电纺制备出的PAN纳米纤维改性后的染料吸附量。实验结果表明:该方法制得的PAN纳米纤维的平均直径在50~80 nm范围内,其中当PAN和CAB的质量比为15∶85、纺丝溶液质量分数为15%、纺丝液挤出速度为1.5 m L/h、纺丝电压为10 k V、接收距离为20 cm时,得到的PAN纳米纤维的平均直径为50 nm;改性后纳米纤维对DR23的平衡吸附量达833 mg/g。

静电纺聚丙烯腈纳米纤维复合滤材的制备及其气液过滤性能

为探究纳米纤维物性参数对复合滤材气液过滤性能的影响,利用静电纺丝方法在普通玻璃纤维滤材上制备了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维层,以3层堆叠方式得到不同纳米纤维层面密度和纤维直径的复合滤材。在相同实验条件下,以癸二酸二辛酯(DEHS)为实验介质,通过滤材气液过滤性能实验装置分析了不同复合滤材的过滤效率、压降和品质因子。结果表明:复合滤材的稳态过滤效率和压降均随着纳米纤维层面密度的增大而增加,但稳态品质因子呈现先增加后降低的趋势,且在面密度为0.4 g/m2时达到最大值;在面密度相等的条件下,纳米纤维直径由706.5 nm降低到520.1 nm,滤材的稳态过滤效率和品质因子均随着纳米纤维直径的减小而逐渐增加,表明在复合滤材中宜选用纤维直径较小的纳米纤维层。

溶剂对聚丙烯腈/纤维素纳米晶复合纤维性能的影响

采用硫氰酸钠水溶液(NaSCN/H_(2)O)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)3种溶剂制得聚丙烯腈(PAN)/纤维素纳米晶(CNC)复合纤维,通过紫外分光光度计评价了CNC/溶剂的分散性和分散稳定性,并研究了纤维的聚集态结构及力学性能、吸湿性能。结果表明:CNC在DMF溶剂中分散性最佳,放置24 h稳定性良好;以DMF为溶剂制备的PAN/CNC纤维的CNC结构取向度最高,PAN(100)晶面的晶粒尺寸最小,具有最好的力学性能,断裂强度达到551.3 MPa,较纯PAN纤维提升34%;CNC质量分数为10%的PAN/CNC纤维在25℃、相对湿度80%时的吸湿率比纯PAN纤维提高2.55%。

静电纺丝法制备聚丙烯腈/细菌纤维素复合纳米纤维研究

利用静电纺丝方法制备了聚丙烯腈/细菌纤维素复合纳米纤维.研究了溶液浓度、细菌纤维素含量对复合纳米纤维成形及吸水性能的影响.研究结果表明:随着溶液浓度的增加,静电纺丝产物由珠状结构纤维逐渐成为平滑纤维,且平均纤维直径逐渐增大;随着细菌纤维素含量的增加,共混纺丝溶液的黏度增加,得到的复合纳米纤维直径也增加,同时其吸水性也有较大的提高.

聚丙烯腈纳米纤维增强聚氨酯基复合膜的制备及其力学性能的研究

利用静电纺丝制备聚丙烯腈/聚氨酯(PAN/PU)复合纳米纤维膜,通过热处理复合纳米纤维膜制备聚丙烯腈纳米纤维增强聚氨酯基(PANNFs/PU)复合膜。采用扫描电子显微镜(SEM)分析PAN/PU复合纳米纤维膜热处理前后的形貌结构,采用多功能拉伸仪测试纤维膜热处理前后的力学性能。分析发现,PANNFs/PU复合膜力学性能受混纺溶液中占比多的一方影响,当混纺溶液中PAN和PU质量比为4∶6时,得到的PANNFs/PU复合膜断裂应力达到152.1 MPa,断裂伸长达到178.8%,较其他质量比PANNFs/PU复合膜,整体所表现的力学性能佳;当混纺溶液PAN和PU质量比为4∶6时,混纺溶液质量分数增加到18%时,和PAN/PU复合纳米纤维膜相比,PANNFs/PU复合膜断裂应力增长了3倍左右,达到217.8 MPa,断裂伸长增长了2.5倍左右,达到320.9%。

醋酸锌含量对聚丙烯腈/醋酸锌复合纳米纤维结构和性能的影响

以聚丙烯腈(PAN)和醋酸锌[Zn(Ac)2]为前驱体,采用静电纺丝技术制备了不同Zn(Ac)2含量的PAN/Zn(Ac)2复合纳米纤维。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)和X射线能量色散光谱(EDS)对各种纤维膜的结构和性能进行表征。结果表明,复合纤维的直径以及直径分布随Zn(Ac)2含量的增加先减小后增大;Zn(Ac)2的加入并没有改变PAN的化学结构;PAN/Zn(Ac)2复合纳米纤维的结晶度以及晶粒尺寸随Zn(Ac)2含量的增加而减小;Zn(Ac)2含量对复合纤维的分解温度及残留物的质量影响较大;复合纤维膜在空气环境中高温煅烧后得到的物质为ZnO。

ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜的制备及压电特性

采用静电纺丝技术,通过两步低温水热法制备了ZnO@聚丙烯腈(PAN)柔性复合纳米纤维膜。研究了静电纺丝电压和滚筒转速对ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜压电和铁电性能的影响。研究结果表明,当静电纺丝电压为20 kV、滚筒速度为1000 r/min时,ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜的输出性能达到最佳,输出开路电压可达到5.5 V,短路电流可达到0.61μA,剩余极化强度可达到0.43μC/cm^(2)。在外部负载电阻为13 MΩ时,柔性复合纳米纤维膜达到最大输出功率0.63μW。经过5000次循环敲击测试,所制备的ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜输出性能保持稳定。通过ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜可实时监测握力器微握、半握、全握三种不同的状态,在自供电柔性压力传感器领域有着广阔的应用前景。

PAN/MgO/Ag复合纳米纤维过滤膜的制备及性能分析

为提高聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜的性能,在PAN溶液中掺杂了MgO和Ag纳米颗粒(MgONPs和AgNPs),通过静电纺丝方法制备了不同质量分数的PAN/MgO/Ag复合纳米纤维过滤膜,采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、紫外线透反射分析仪、过滤性能测试仪测试复合纤维过滤膜的微观形态、结晶结构、透气性、透湿性及过滤性能等。结果表明:纯PAN纳米纤维的直径为222.9 nm,PAN/MgO/Ag复合纳米纤维的直径为151.5 nm~258.6 nm。相对于纯PAN纤维膜,PAN/MgO/Ag复合纤维膜具有优良的过滤性能和紫外线防护性能,其紫外线防护系数为38.73~55.37,过滤效率为95.36%~97.59%,阻力压降为46.06 Pa~58.31 Pa。当MgONPs和AgNPs的质量分数都是0.75%时,PAN/MgO/Ag复合纤维膜的品质因子最高,为0.071 4 Pa^(-1),过滤性能最好,属于高效低阻且具有防紫外线功能的过滤膜材料。

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。

杂化增强聚丙烯腈复合纳米纤维滤料研究

为改善聚丙烯腈(PAN)纳米纤维滤料的力学和过滤性能,以4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为交联剂、均苯四甲酸酐(PMDA)为杂化材料制备PAN复合纳米纤维滤料,并对其形态结构、透气性、热稳定性和过滤性能等指标进行测试分析。结果表明:添加PMDA后纤维间出现熔融、交联现象,纤维间黏结力增强,复合滤料断裂强力提高了119.4%,高达14.7 MPa,过滤效率和过滤阻力增加,过滤效率高达99.99%,当PMDA质量分数为20%时,复合滤料品质因数达到最大值0.095 Pa^(-1)。

静电纺聚丙烯腈多层纳米纤维膜的制备、结构与性能

将不同浓度的聚丙烯腈纺丝液依次进行静电纺丝,制备多层纳米纤维膜,并对其孔隙率、比表面积、力学性能和过滤性能进行测试分析。结果显示:多层纳米纤维膜的孔隙率和比表面积均较高,由4种质量分数为14%、12%、10%和8%的聚丙烯腈纺丝液依次纺丝制备的四层纳米纤维膜的孔隙率和比表面积最高,分别为54.7%和11.0m2/g,且此纳米纤维膜的力学性能优异。静电纺PAN多层纳米纤维膜的过滤效率值也较高,由质量分数分别为14%和8%两种纺丝液循环1次纺丝制备二层的纳米纤维膜过滤效率最高,对所有测试粒径的粒子的过滤效率都高于99.99994%,过滤阻力为863Pa,随循环次数增加,纳米纤维膜的过滤效率有所降低,过滤阻力则明显降低,这与多层纳米纤维膜的孔隙率和比表面积的变化趋势相反。