PVA静电纺丝工艺优化研究

以聚乙烯醇(PVA)为原料、去离子水为溶剂,通过静电纺丝制备PVA纳米纤维膜,利用正交实验探讨静电纺丝过程中纺丝液PVA浓度、纺丝距离、纺丝电压和注射速度对PVA纳米纤维膜形貌及纤维直径的影响,得出制备纤维膜的较佳工艺条件,并分析了纺丝液PVA浓度对纤维膜的力学性能和亲水性能的影响。结果表明：随着纺丝液PVA浓度的增加,PVA纤维的直径逐步变小,直径分布变窄;当纺丝液PVA质量分数为7%、纺丝电压为14 kV、纺丝距离为14 cm、注射速度为0.5 mL/h时,纤维膜的纤维直径最小,为203 nm;正交实验中PVA浓度、纺丝电压、纺丝距离、注射速度4个因素的极差值分别为87.00,49.67,18.33,11.67;纺丝液PVA质量分数从5%增加到7%,纤维膜的断裂强度从2.21 MPa提高至2.81 MPa,断裂伸长率从31.63%提高至56.39%,水接触角从37.7°提高至48.7°。     

熔体微分静电纺PBAT纤维膜的制备工艺研究

探究了聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）熔体静电纺性能,并研究了熔体微分静电纺工艺参数与PBAT纤维性能之间的关系。结果表明,随着纺丝温度的升高,纤维直径减小,纤维直径分布呈先减小后增大的趋势;随着纺丝电压的升高,纤维直径减小且分布均匀,纤维膜力学性能逐渐提高;当纺丝距离为9 cm,纺丝温度为260 ℃,纺丝电压为45 kV时,制备的纤维细度及均匀度最佳,其直径为4.31 μm,直径分布标准差为0.76,纤维膜拉伸强度为9.9 MPa、断裂伸长率为111.2 %。     

静电纺抗紫外PVA/芦丁纳米纤维膜的制备及其性能研究

以聚乙烯醇(PVA)为原料,以芦丁为改性剂,将PVA与芦丁共混于去离子水中,通过静电纺丝制备抗紫外PVA/芦丁纳米纤维膜,并对其性能进行表征。结果表明:静电纺丝工艺条件为电压20 k V,纺丝速度0.5 m L/h,接收距离10 cm,温度30℃;加入少量芦丁,对PVA静电纺丝成纤性无影响,但纤维直径增大,直径均匀性变差;纤维中PVA与芦丁之间存在氢键;相对PVA,芦丁质量分数为4.76%时,PVA/芦丁纳米纤维膜的纤维平均直径为302 nm,抗紫外系数大于40,具有良好的抗紫外性能。     

典型材料的熔体静电纺丝研究

采用自制的熔体静电纺丝设备,针对工业上常用于纤维制造的几种典型材料[聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)],分别进行熔体静电纺丝研究,并成功制得性能较好的纤维。通过大量实验发现,PA6纺丝前需要彻底的干燥,并且干燥温度最好低于130℃;PET对温度敏感,是很好的纺丝原料;PLA很容易降解,应尽量避免高温加工(230℃以下为宜);PCL粘度很大,纺丝纤维极易粘连,不适合直接用于熔体的静电纺丝。     

P(VDF-HFP)/SiNPs-PVDF双层疏水复合膜电纺制备及其应用

采用静电纺丝技术,以筛孔75μm涤纶网为支撑层,N,N-二甲基甲酰胺、丙酮为混合溶剂,制备偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))/疏水气相纳米SiO_2颗粒-聚偏氟乙烯(SiNPs-PVDF)双层疏水纳米纤维复合膜,考察了纺丝时间和SiNPs等对膜性能的影响,表征了膜特性,结果表明,复合膜红外特征峰明显;在双层膜总纺丝时间一定的条件下,随表层纺丝时间的延长,双层膜平均孔径均呈减小趋势,膜通量下降但抗润湿性能却得以提高;此外,添加SiNPs可进一步增强双层膜的抗润湿性,延长膜的可持续运行时间。以53℃、质量浓度35g/L的NaCl溶液为料液进行持续性直接接触式膜蒸馏脱盐实验,当渗透温度为20℃时,各复合膜盐截留率均能达到99.99%以上,P(VDF-HFP)/SiNPs-PVDF复合膜最长可持续运行90h。     

共混纺丝法制备抗紫外老化高强PET纤维的性能研究

选用UV-1577作为抗紫外老化剂,与特性黏数为0.98 d L/g的高黏聚酯(PET)切片共混,采用共混添加的方法得到抗紫外老化PET功能母粒,再与高黏PET切片进行共混纺丝,通过低速纺丝、多倍拉伸制备了抗紫外老化高强PET纤维。结果表明:UV-1577对高黏PET的共混和纺丝过程不会造成影响,随着UV-1577的加入,高黏PET非牛顿指数降低;当UV-1577质量分数为5.0%时,共混体系熔融温度从248℃上升到252℃,终止结晶温度从178℃上升到200℃;经过300 h人工氙灯加速老化,添加UV-1577改性高强PET纤维的端羧基指数变化程度明显下降,具有良好的抗紫外老化性能,其中UV-1577质量分数5.0%的高强PET纤维强度保持率达到95.6%。     

聚合物含量对膜蒸馏用聚偏氟乙烯电纺纳米纤维膜的影响

为考察聚合物含量对聚偏氟乙烯(PVDF)静电纺丝纳米纤维膜的结构和性能的影响,在二甲基甲酰胺与丙酮质量比为9:1的条件下,制备了无纺布支撑的PVDF静电纺丝纳米纤维膜,进行了聚合物PVDF含量对纺丝液基本性质与膜的形貌结构及分离性能的影响分析。结果表明,提高纺丝液中PVDF含量,纺丝液的表面张力与电导率降低,纳米纤维间珠粒数量减少,纤维直径增大。直接接触式膜蒸馏脱盐应用实验表明,PVDF的质量分数为12%条件下制备的疏水膜,在盐溶液与冷侧循环水温度分别为80℃与20℃时,其通量可达62.38 kg/(m~2·h),产水电导率为8μS/cm,盐截留率达到99.99%以上。     

PVDF-HFP/SiNPs疏水复合膜电纺制备及其性能研究

以筛孔75μm涤纶网为基衬,N,N-二甲基甲酰胺、丙酮为混合溶剂(质量比8:2),采用静电纺丝法制备了PVDF-HFP/Si NPs疏水复合膜,考察了疏水气相纳米Si O2颗粒(Si NPs)对纳米纤维膜结构及性能的影响。结果表明,随着纺丝液中Si NPs含量的增加,其红外特征吸收峰将愈发明显;膜厚度上升,而孔隙率却随之降低;尽管加入Si NPs后,膜的平均孔径变大,但膜表面疏水性的提高则保障了复合膜在膜蒸馏过程中仍可保持优异的截留性能。以质量浓度35 g/L的Na Cl溶液为进料液进行直接接触式膜蒸馏脱盐实验,当进料温度和渗透温度分别为53℃和20℃时,各复合膜盐截留率均能达到99.99%以上,膜通量可达12.0 kg/(m2·h)。     

聚己内酯静电纺丝纳米纤维与环氧树脂复合涂层防腐性能的研究

利用静电纺丝法在Q345钢表面制备聚己内酯(PCL)与缓蚀剂二巯基苯并噻唑(MBT)的纳米纤维膜PCL/MBT,然后在其表面旋涂环氧树脂(EP),得到复合涂层。通过电化学阻抗谱技术研究了复合涂层的防腐蚀性能。结果表明:在温度为25 ℃、湿度20%、纺丝电压15 kV、接收距离18 cm、V(氯仿)∶V(丙酮)=2∶3的条件下,PCL质量分数为12%,MBT质量浓度为0.01 g/mL时,静电纺丝得到的纳米纤维表面光滑,粗细均匀。电化学测试结果表明:EP/PCL/MBT复合涂层的防腐性能优于EP/PCL或EP涂层。     

静电纺丝复合滤材制备及性能研究

研究了纺丝液浓度对聚丙烯腈(PAN)静电纺丝纤维直径,以及对PAN静电纺丝纳米纤维膜复合滤材过滤性能的影响。测试结果表明,纺丝液浓度增加,静电纺丝纤维直径变粗,孔径增大,其中质量分数为16%的纺丝液具有良好的纺丝性能,静电纺丝所得的纳米纤维直径均匀,复合后滤材在颗粒直径0.3μm,过滤风速5.3 cm/s的测试条件下,过滤效率达到99.98%,阻力为138 Pa,达到H13级别,具有高效低阻特性。     

静电纺丝制备聚己内酯载药纤维工艺参数研究

选用聚己内酯作为载体材料、5–氟尿嘧啶作为承载药物,研究了静电纺丝过程中纺丝液浓度、纺丝电压及收集距离对纤维直径的影响,对制备的聚己内酯载药纤维膜进行元素检测分析及力学性能测试,通过体外药物释放实验,验证了聚己内酯载药纤维膜药物控释的效果。结果表明,随着纺丝液的浓度和收集距离增加,纤维的平均直径增大;随着纺丝电压增加,纤维的平均直径减小。通过元素检测,验证了聚己内酯纤维膜内5–氟尿嘧啶的存在。在纺丝液浓度0.4 g/mL、纺丝电压10 kV、收集距离20 cm、载药量0.8 g的情况下,聚己内酯载药纤维膜纤维平均直径最小,达到13.92μm,对应的拉伸强度为2.88 MPa。使用磷酸缓冲盐溶液模拟体液,在温度(37±0.5)℃下进行了体外释药实验,结果表明,该纤维膜在1000 h内,可以实现药物的控制释放。为确定静电纺丝法制备聚己内酯载药纤维膜工艺参数提供了有益借鉴,并为下一步优化工艺参数奠定了基础。     

狭缝式熔体微分电纺工艺参数对射流间距的影响

采用自主设计的狭缝式熔体微分静电纺丝装置对聚丙烯（PP）材料进行熔体静电纺丝,研究了纺丝电压、纺丝距离和纺丝温度3个纺丝参数对射流间距的影响。结果表明,射流间距随纺丝电压的升高而减小;射流间距随纺丝距离的减小而增大,但当纺丝距离低于80 mm并继续减小时,射流间距保持不变;射流间距随纺丝温度的升高而减小,当纺丝温度达到230 ℃并继续升高时,射流间距保持不变;当纺丝电压为60 kV,纺丝距离为100 mm,纺丝温度为245 ℃时,射流间距最小,可达3.3 mm。     

离子液体/二甲基亚砜复合溶剂干喷湿纺制备再生纤维素纤维凝固工艺研究

以棉浆粕为原料,使用离子液体/二甲基亚砜复合溶剂配制纺丝溶液,采用干喷湿法纺丝工艺制备纤维素纤维。探索了气隙长度、喷头牵伸比、凝固浴浓度、凝固浴温度对纤维结构与性能的影响。结果表明当采用气隙长度2.5 cm、喷头牵伸比1.9、凝固浴浓度30%、凝固浴温度35℃时可获得力学性能最佳、取向度最高、结晶较为完善的纤维素纤维。     

退火处理对成核聚丙烯性能的影响

采用退火处理对磷酸酯钠盐成核的聚丙烯（PP）体系进行了性能调控,研究了退火时间和退火温度对成核PP力学性能、耐热性能和结晶性能的影响。结果表明,随着退火温度的提高和退火时间的延长,PP的力学性能、耐热性能和结晶能力均得到了明显提升,特别是在120 ℃下,退火0.5 h,PP的拉伸强度从38.0 MPa提高到39.4 MPa,弯曲模量从1227 MPa提高到1882 MPa,热变形温度从112.2 ℃提高到122.7 ℃,结晶度从36 %提高到44 %。     

纺丝温度对PET/PTT纤维结构与性能的影响

采用质量比为50/50的PET/PTT进行复合纺丝,纺丝速度2 300 m/min,经拉伸1.56倍,生产166dtex/72 f PET/PTT复合纤维,探讨了纺丝温度对PET/PTT复合纤维结构与性能的影响。结果表明:纺丝温度低时,PET/PTT纤维特性黏数高,纤维截面趋向于花生形;纺丝温度高时,纤维特性黏数低,纤维截面呈圆形;选择纺丝温度约275℃时,PET/PTT复合纤维具有良好的力学性能和卷曲性能,卷曲收缩率达39.6%。     

醋酸纤维素的熔体静电纺丝

静电纺丝是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流,制备连续纳米纤维的工艺。熔体法静电纺丝技术不使用溶剂,绿色环保。探索了改性醋酸纤维素(CA)的熔体静电纺丝技术,考察了不同纺丝条件如纺丝温度和纺丝电压对纤维直径的影响,并通过MFR测试、纺丝纤维XRD表征、SEM分析表征了不同纺丝实验条件下制备纤维的性能,得出醋酸纤维素在熔体温度为190℃,纺丝距离为14 cm,纺丝电压为63 k V时获得的纤维直径最小。     

聚偏氟乙烯中空纤维膜的研制

本文选用聚偏氟乙烯作为膜材料,二甲基甲酰胺为溶剂,聚乙二醇为添加剂,采用湿法纺丝成膜,对影响膜性能的诸因素进行了讨论,用所制的中空纤维膜组件对TNT废水进行了膜萃取实验。用回归正交实验设计确定的最佳配方为聚偏氟乙烯浓度22.14%,聚乙二醇浓度6.26%,二甲基甲酰胺71.60%,纺丝温度54.84℃。该最优组合膜的萃取速率为1.898mg/m     

熔体静电纺丝的工艺条件对纺丝纤维直径的影响

主要研究纺丝温度、纺丝电压、接收距离等参数对聚丙烯(PP)熔体静电纺丝纤维直径的影响。采用了只变一个参数,其它参数固定的常规实验方法。在实验条件范围内,随着纺丝温度的升高,纤维的平均直径逐渐减小,得到PP的最佳纺丝温度240℃。在固定电压的情况下,得到最佳接收距离7cm。在固定接收距离的情况下,随着电压的增加,电场中的喷射流熔体受到的电场力逐渐增大,得出最佳纺丝电压35kV。     

稀乙酸对聚乙烯醇水溶液静电纺丝性能的影响

采用质量分数3%乙酸水溶液作为高醇解度聚乙烯醇(PVA)的溶剂,研究了PVA稀乙酸溶液的性质及其静电纺丝工艺。结果表明:加入质量分数3%乙酸,PVA溶液粘度下降,表面张力及电导率提高;纺丝液浓度对PVA稀乙酸溶液的静电纺丝性能影响最大;当PVA稀乙酸溶液质量分数为8%～13%,固化距离15mm,纺丝电压14～18kV时,可制得形态良好的PVA超细纤维无纺毡。     

铜锌复合抗菌聚酯纤维的制备及性能研究

采用凝胶-溶胶法制备铜锌纳米复合抗菌剂(Cu-ZnO),并通过原位聚合的方法引入到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚合过程中,制备抗菌改性PET切片,再通过熔融纺丝制备抗菌改性PET纤维;利用X射线衍射和红外吸收光谱对Cu-ZnO的结构进行了表征,利用差示扫描量热分析、场发射扫描电镜、振荡法等对改性PET切片的热性能和改性PET纤维的形貌、抗菌性能进行了表征,并对Cu-ZnO的抗菌机理进行了分析。结果表明:制备的复合抗菌剂为Cu-ZnO,Cu-ZnO较ZnO具有更高的抗菌效果;Cu-ZnO具有促进PET结晶的能力,起着异相成核剂的作用,添加Cu-ZnO质量分数超过1%后会阻碍PET的结晶;当添加Cu-ZnO质量分数为1%时,改性PET切片的冷却结晶温度由190.0℃升至212.5℃,改性PET纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为91.2%和93.2%,具有良好的抗菌效果,纤维断裂强度为2.6 c N/dtex,断裂伸长率为32.8%;在ZnO中掺杂Cu~(2+),提高了ZnO对可见光的吸收范围和强度,从而提高其抗菌效果。