溶液静电纺丝制备热塑性聚酰亚胺超细纤维无纺布

为实现热塑性聚酰亚胺(LPI)无纺布的宏量制备奠定基础,以N-N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用静电纺丝技术成功制备了平均直径范围为0.36~1.47μm的LPI超细纤维,系统探讨了纺丝液浓度、流速以及纺丝电压等工艺条件对LPI纤维形貌和直径的影响。结果表明:随着浓度从22%(质量分数,下同)增加到30%,LPI纤维的平均直径显著增大,同时直径分布逐渐变宽,并且在纺丝溶液浓度较低时,有纺锤状纤维存在,随着溶液浓度上升,纺锤状纤维消失,随浓度继续上升,纤维开始产生粘连。纺丝电压的改变对纤维的形貌和平均直径变化不显著;随着流速增加,纤维平均直径随之增大,当流速大于1.5mL/h时,开始出现纤维粘连,大于1.8mL/h时,出现纺锤状纤维。通过优化工艺条件,在LPI浓度28%,电压15kV,流速1.2mL/h,温度30℃,接收距离25cm条件下,制备了平均直径为1.18μm的纤维。     

磁场辅助静电纺有序PAN/PVP复合纳米纤维的制备及工艺优化

磁场辅助静电纺丝(MFAES)技术能够制备有序纳米纤维,但其参数间的匹配关系很少被系统研究。通过MFAES方法制备了有序聚丙烯腈(PAN)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合纤维,应用正交实验分析了纺丝中主要的过程参数对复合纤维直径和有序度的影响。实验表明:随着浓度增大,复合纤维的直径增大,得到复合纤维的最小直径为496nm;溶液浓度和纺丝电压是复合纤维有序度的显著影响因素,在溶液浓度为14wt%、PAN/PVP配比为80∶20、纺丝电压为12kV、磁铁间距为2cm时,复合纤维的有序度最高达95%。     

ZIF-8/PVA静电纺丝膜的制备及其吸附性能

采用静电纺丝技术成功制备出沸石咪唑骨架材料(ZIF-8)/聚乙烯醇(PVA)静电纺丝膜。分别探究和优化了PVA浓度、纺丝电压、接收距离等参数对纤维膜形态结构的影响。对复合纳米纤维膜进行了形貌表征和成分分析。实验发现在ZIF-8的浓度为10wt%条件下,当PVA的浓度为7wt%、电压为40kV、接收距离为16cm时,可得到可纺性最好、形态均匀的纳米纤维膜,膜纤维的平均直径在240nm左右。将已经制备成功的ZIF-8/PVA复合纳米纤维用于吸附刚果红,在12h内吸附容量可达86mg/g,显示出良好的吸附能力。     

静电纺丝制备聚乙烯醇/再生柞蚕丝素蛋白复合纳米纤维

将聚乙烯醇(PVA)与再生柞蚕丝素蛋白(RWSF)共混,通过静电纺丝技术制备了PVA/RWSF复合纳米纤维,在保持材料降解性能和力学强度不变的前提下,获得了具有生物活性的表面。应用正交法优选出PVA/RWSF复合纳米纤维的最佳制备工艺参数。扫描电镜观察到,各组电纺膜中纤维的形貌较好,不同参数条件下纤维的直径和均匀程度有较大差别;方差分析表明,静电纺丝过程中纺丝液浓度、PVA/RWSF质量比和纺丝电压对纤维均匀性的影响显著;结合后期验证性实验确定PVA/RWSF复合纳米纤维最佳电纺参数为电纺液浓度0.09 g/mL、PVA/RWSF质量比90/10、纺丝电压18kV、推进速度1.5mL/h、接收距离14cm,此时制备的纤维均一、纤细,重复性好。     

静电纺丝制备竹纤维素/PAN超细纤维及应用EI北大核心CSCD

利用氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)溶剂体系先后溶解竹纤维素和聚丙烯腈(PAN),配成纺丝液,采用静电纺丝技术成功制备出直径为130 nm^450 nm的竹纤维素/PAN超细纤维。通过研究竹纤维素/PAN超细纤维平均直径与纺丝参数关系发现,该超细纤维的平均直径随着竹纤维素浓度的增大而增大,随纺丝电压的增大而减小,随纺丝距离的增大而减小,且最佳纺丝参数是竹纤维素质量分数为0.8%,纺丝电压为16 kV,接收距离为14 cm。采用该复合纤维制成夹心净化材料并做过滤测试发现,其过滤效率随着夹心层中超细纤维的膜密度和浊液的起始浊度值增加而增大,最大过滤效率可达99.5%。     

静电纺丝制备竹纤维素/PAN超细纤维及应用

利用氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)溶剂体系先后溶解竹纤维素和聚丙烯腈(PAN),配成纺丝液,采用静电纺丝技术成功制备出直径为130 nm~450 nm的竹纤维素/PAN超细纤维。通过研究竹纤维素/PAN超细纤维平均直径与纺丝参数关系发现,该超细纤维的平均直径随着竹纤维素浓度的增大而增大,随纺丝电压的增大而减小,随纺丝距离的增大而减小,且最佳纺丝参数是竹纤维素质量分数为0.8%,纺丝电压为16 kV,接收距离为14 cm。采用该复合纤维制成夹心净化材料并做过滤测试发现,其过滤效率随着夹心层中超细纤维的膜密度和浊液的起始浊度值增加而增大,最大过滤效率可达99.5%。     

Sr_xCa_(1-x)TiO_3:Pr~(3+)前驱体纳米纤维的静电纺丝工艺研究

采用静电纺丝技术制备SrxCa1-xTiO3∶Pr3+前驱体纳米纤维,研究了静电纺丝工艺参数对纤维可纺性、纤维形貌、直径及离散度的影响。结果表明:随着纺丝电压、固化距离、给液速率、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)含量的增加,复合纤维形貌逐渐改善,表面光滑,粘连减少;继续增大则出现珠结,形貌变差。当纺丝电压在11~13kV,固化距离在13~17cm,给液速率在(0.3~0.5)mL/h,PVP含量在15%~20%时,所制备的SrxCa1-xTiO3∶Pr3+前驱体纳米纤维形貌良好,平均直径及离散度小,为最佳工艺条件。     

聚乳酸的静电纺丝行为及其纤维结构研究

用静电纺丝法制备了纤维平均直径为350～1900nm的聚乳酸纤维,用扫描电镜研究了纤维的形貌,并用实验设计方法研究了纺丝工艺参数(溶液浓度、电场电压)对纤维平均直径的影响,同时用差示扫描量热分析和X射线衍射研究了静电纺丝所得纤维的结构.研究结果表明:溶液浓度对纤维的平均直径有较大的影响,溶液浓度较低时易形成珠状结构的纤维,纤维的平均直径随着聚合物浓度的增大而增大,并随电场电压的增大而减小.与浇铸膜相比,静电纺丝所制得的纤维有较低的结晶度,并且结晶结构不够完善.由静电纺丝制备的聚乳酸纳米纤维膜在组织工程和药物缓释等领域有潜在的应用前景.     

正交设计优化蛛丝蛋白复合纳米纤维的研究

通过正交实验,对影响静电纺丝制备蛛丝蛋白复合纳米纤维的5个主要因素(溶剂体系、纺丝液浓度、电压、挤出速度和接收距离)在3个水平上进行优化筛选。以纤维直径和形貌为考察目标,结合极差分析、方差分析,获得最佳纺丝工艺条件:V(甲酸)/V(三氯甲烷)=6/4、纺丝液质量浓度为0.10g/mL、电压为14kV、挤出速度为0.8mL/h、接收距离为12cm。在5个因素中,接收距离和溶剂体系对纤维直径的影响最为显著。采用正交设计实验,简化了实验设计,且有根据地建立和设计出需要结果的实验条件,对利用静电纺丝技术来制备应用于血管组织工程的三维结构可控的蛛丝蛋白复合纳米纤维有着重要的意义。     

动态线性电极静电纺PVA纳米纤维的可纺性

为了解决传统针式静电纺针头易堵塞不易产业化的问题,采用铜丝动态线性电极静电纺丝技术对PVA纳米纤维的可纺性进行研究。利用扫描电子显微镜研究了PVA溶液浓度、电压和纺丝距离对PVA纤维形貌及直径分布的影响。结果表明:随PVA溶液浓度降低,溶液粘度和电导率减小,纤维直径及其分布变小。且随纺丝距离增大,纤维直径变细,纤维形貌变好。当PVA浓度为10%(质量分数),电压80 kV,距离30 cm时,可制备出形貌良好的纳米纤维,其直径为433 nm,产量高达 6.8 g/h ;当PVA浓度为5%(质量分数),电压80 kV,距离30 cm, 可纺最细纤维直径为96 nm。本研究可为未来PVA静电纺纳米纤维膜的规模化制备提供参考。     

静电纺丝制备金刚石/聚丙烯腈杂化复合纤维

为了改善金刚石在聚合物中的均匀分散性,并提高导热性能,以不同粒度的金刚石和聚丙烯腈（PAN）共聚物为原料,采用静电纺丝方法制备得到金刚石/PAN杂化复合纤维。通过改变纺丝溶液中金刚石的添加量,研究了不同金刚石含量及不同粒度的金刚石对金刚石/PAN杂化复合纤维形态和热性能的影响。研究结果表明,静电纺丝可以有效解决微米级金刚石在PAN聚合物中的分散问题,金刚石的粒度对纺丝的稳定性和连续性影响很大,粒度为0.5~1 μm的金刚石经过纺丝可以有效地包覆在纤维中。当金刚石的粒度大于1~2 μm时,纺丝时稳定性差,纤维中很少或几乎没有包覆金刚石颗粒。当金刚石粒度为0.5~1 μm、实际质量分数为38.5wt%时,金刚石/PAN杂化复合纤维热导率最高,达到1.923 W/（m·K）。     

Preparation and characterization of chitosan/poly(vinyl alcohol)/poly(vinyl pyrrolidone) electrospun fibers

Ultrafine fibers of chitosan/poly(vinyl alcohol)/poly(vinyl pyrrolidone) (CS/PVA/PVP) were prepared via electrospinning. The structure and morphology of CS/PVA/PVP ultrafine fibers was characterized by the Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscope and scanning electron microscope (SEM). Furthermore, the effects of the concentration of PVA, PVP and the electrospinning voltage on the morphology of ultrafine fibers were investigated the the SEM. When the concentration of PVA was at the range of 30wt%–40wt%, ultrafine fibers could be obtained. The diameter distributions of ultrafine fibers decreased when the electrospinning voltage increased from 20 to 30 kV. The rough surface fibers could be obtained after etching with CHCl₃.     

聚对苯二甲酸乙二醇酯纳米纤维膜/涤纶针刺毡过滤复合材料的制备及性能

利用静电纺丝技术制备了不同纺丝时间的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纳米纤维膜,将PET纳米纤维膜、热熔型胶膜及涤纶针刺毡通过热处理复合,制备了三明治结构的PET纳米纤维膜/涤纶针刺毡过滤复合材料,利用SEM分析了PET纳米纤维膜形貌,通过TGA确定了PET纳米纤维膜的热处理条件,对不同纺丝时间的PET纳米纤维膜/涤纶针刺毡过滤复合材料透气性能、过滤性能进行了研究。结果表明:纺丝液浓度为18%,纺丝电压为15 kV,接收距离为21 cm,环境温度为13℃,环境湿度为20%条件下得到的PET纳米纤维膜纤维平均直径为514.95 nm;PET纳米纤维膜与涤纶针刺毡的复合温度为115℃;随纺丝时间的增加,PET纳米纤维膜的密度增加,PET纳米纤维膜/涤纶针刺毡过滤复合材料对颗粒物的过滤效率增大,透气性下降,当密度为3.86 g/m2时,PET纳米纤维膜/涤纶针刺毡过滤复合材料的过滤性能最优,其品质因子Q_F明显优于常规涤纶针刺毡,对1 μm以下颗粒物的过滤效率均高于93%,效率提高了58%以上,表现出优异的过滤性能。      

静电纺丝参数对聚乙酸乙烯酯纤维形貌的影响

以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,采用静电纺丝法制备了聚乙酸乙烯酯(PVAc)纤维.用场发射扫描电镜观察了PVAc纤维的形貌,研究了PVAc溶液质量分数、纺丝电压、收集距离等对纤维形貌及平均直径的影响.研究结果表明,PVAc溶液质量分数和纺丝电压对纤维的形貌有显著影响,随着PVAc溶液质量分数和纺丝电压的增大,纤维的平均直径增大;收集距离对纤维形貌的影响较小.尝试采用静电纺丝法制备了炭黑和PVAc的复合纤维,以增强纤维的导电性,成为导电碳纤维,但炭黑会显著降低PVAc的成纤性,因为它会吸附溶剂DMF,使溶剂在电纺过程中不易挥发,射流不能固化成纤维.     

静电纺丝制备纳米纤维和纳米颗粒

利用静电纺丝方法制备聚乙烯砒咯烷酮(PVP)纳米纤维,研究了电纺溶液浓度、电压对PVP超细纤维的影响。证明了在一定范围内,纤维丝的直径随着浓度的增加越来越大,而随着电压的增加越来越小。同时制备了PVP/TiO2纳米纤维。采取高温和激光处理两种方法对复合纳米纤维进行烧结,用扫描电镜对其形貌进行表征。发现高温烧结后,TiO2颗粒发生严重的团聚。激光扫描后得到了分布均匀的TiO2颗粒,只有小部分的团聚。     

Optimizing the mechanical properties of electrospun polycaprolactone and nanohydroxyapatite composite nanofibers

Interest in fabrication of nanofibers using electrospinning has recently increased due to the ability to produce fibers with controlled structures, orientations, and dimensions. Tensile properties of electrospun fibers have not been widely investigated due to the difficulties in handling nanofibers and measuring low load for deformation. In this study, the effects of process parameters on the mechanical properties of electrospun composite nanofibers of polycaprolactone and nanohydroxyapatite were experimentally investigated. Response surface methodology (RSM) was utilized to design the experiments at the settings of solution concentration, voltage, spinning distance and flow rate. Mechanical properties of the electrospun fibers were correlated with these variables using a third order polynomial function. It was found that polymer concentration, voltage and spinning distance were the most effective parameters. The predicted mechanical properties were in good agreement with the experimental results.     

A reactive electrospinning approach for nanoporous PLA/monetite nanocomposite fibers

Nanoporous fibers of PLA/monetite nanocomposite were fabricated using a reactive electrospinning approach using appropriate precursors. Monetite is formed in-situ during the electrospinning of PLA matrix. The crystal phase and morphological structure of the monetite/PLA fibers were characterized using X-ray diffraction and Scanning Electron Microscope. The monetite particles were uniformly distributed through the electrospun fibers. Water and heat were produced during the formation of monetite as by-products. Both water and heat had the ability to modify the surface of the electrospun PLA/monetite fibers. Water induced pore formation (WIPF) was the most likely mechanism to explain the pore formation during the reactive electrospinning process. Electrospinning parameters such as feed rate, spinning voltage and monetite contents in the composite fibers were correlated to pore formation in the fibers. The feed rate had a significant effect on the pore formation. There was a little decrease in the value of the BET surface area for the fibers electrospun at high rate compared to that of the fibers electrospun at low rate. At low spinning voltage of 10 kV, most surfaces were nonporous. However, at a greater voltage (e.g. 26 kV) the number of pores increased on the surfaces. As the monetite contents increased, the pores were produced in a longitudinal shape and surface became rough. The final morphology of the pore formation implies a competition between the amounts of the generated by-product water and heat. By controlling the electrospinning parameter, it is possibly to manipulate fibers with the controlled pore area.     

电纺制备明胶/壳聚糖/羟基磷灰石/氧化石墨烯抗菌复合纳米纤维的研究

本研究模拟细胞外基质成分与结构, 采用静电纺丝法成功制备出明胶/壳聚糖/羟基磷灰石/氧化石墨烯四元复合纤维。重点考察该体系中物质浓度对复合纤维形貌及抗菌性能的影响。结果表明: 明胶浓度增大会增大纤维的直径, 但浓度过大会出现粘连现象, 其最佳浓度为15~20%; 加入壳聚糖(CS)会出现细纤维分支, 其浓度为1%左右较佳; 增加羟基磷灰石(HA)浓度, 可提高电纺液的导电性, 降低纤维中的珠状物和粘联现象发生, 粒径为12 μm的HA浓度为5%时纤维形态较好; 加入氧化石墨烯后可使纤维形态均匀、光滑。最后对四元复合纤维进行了抗菌性能考察, 发现氧化石墨烯的加入增强了复合纤维的抗菌性。明胶/壳聚糖/羟基磷灰石/氧化石墨烯四元复合纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有较好的抗菌效果。