静电纺丝制备聚苯胺及其复合导电纳米纤维的研究进展

聚苯胺(PANi)主链上电子高度离域,掺杂后导电性能好,是优良的结构型导电聚合物。PANi纳米纤维比表面积大,容易获得更高的导电性。本文综合论述了近年来国内外采用静电纺丝方法制备PANi及其复合纳米纤维的研究进展,重点介绍了纯PANi纳米纤维以及PANi/聚环氧乙烷(PEO)、PANi/聚丙烯腈(PAN)、PANi/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和PANi/聚乳酸(PLA)等复合纳米纤维的制备工艺及纤维特性,简单概述了PANi及其复合纳米纤维在电池隔膜、过滤、传感器、电磁屏蔽材料及吸波材料等方面的应用,并对其发展趋势进行展望。     

聚乳酸/聚苯胺/富勒烯静电纺丝纤维的制备与表征

以富勒烯C_(60)作为聚苯胺的导电掺杂剂,采用乳液聚合-复合法制备了聚乳酸/聚苯胺/富勒烯复合体系(PLA81/PANI14/C_(60)5),并对其结构和性能进行了表征与理论分析.通过静电纺丝-编织法制备了PLA/PANI/C_(60)导电纤维管.利用555定时器原理设计自制了多谐振荡信号的电刺激装置,将其用于导电纤维管的细胞培养,以考察电刺激作用下导电纤维管上成骨细胞的生长和增殖情况.结果表明,PLA/PANI/C_(60)薄片的电阻率为104Ω·cm数量级;C_(60)能够促进苯胺乳液聚合的链增长,提高聚苯胺产物的聚合度;PLA/PANI/C_(60)纤维管形貌规整,具有良好的亲水性;在18μA/1 Hz/500 ms电刺激的作用下,PLA/PANI/C_(60)纤维对成骨细胞的生长具有明显的促进作用.加载适当电流电刺激能够加强生长因子对成骨细胞的分化作用,有利于促进成骨细胞的生长和繁殖.     

静电纺丝法制备聚乳酸/纳米磷酸钙复合纳米纤维及其表征

首先合成了纳米磷酸钙(NCP),用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)进行了表征.再利用静电纺丝法制备了PLA/NCP复合纳米纤维,对纤维进行了TEM,SEM,XRD以及单轴拉力测试的表征.TEM和XRD测试表明,NCP已成功掺杂到聚乳酸纤维中,获得的纤维为复合纤维.SEM测试表明,NCP在溶液中浓度较小时,复合纳米纤维的形貌变化不大;NCP浓度超过PLA质量的7%后,纤维表面出现粒状物;随着浓度继续增大,粒状物逐渐增多,最后很难成纤.拉伸实验结果表明,复合纤维拉伸强度先随着NCP浓度的增加而增大,但NCP浓度超过7%后拉伸强度随着浓度的增加反而减小.     

静电纺丝法制备NiO纳米纤维及其表征

纳米级NiO因具有优良的催化和热敏等性能而被广泛用于催化剂^[1]、电池电极^[2,3]、光电转化材料^[4～6]、电化学电容器^[7～8]等诸多方面.迄今,已成功地制备出N iO的纳米颗粒^[9]、纳米线^[10]及纳米薄膜^[11],但是对于具有准一维结构的NiO纳米纤维的制备及性能研究尚未见报道.     

浸润性可调的导电聚苯胺/聚丙烯腈同轴纳米纤维

聚苯胺(PANI)因其具有可调的导电性、优异的化学稳定性、简单的制备方法等特点, 在化学电源、抗静电涂层、电磁屏蔽材料、抗腐蚀、传感器等领域具有广泛的应用前景[^1~4]. 由于聚苯胺的刚性分子链使得聚苯胺几乎不溶不熔, 难以加工应用, 因此, 将导电聚合物直接制成纳米纤维一直是合成纤维界所希望的目标之一. 此外, 由于材料尺度的减小, 使纳米材料的表面与界面性质,尤其是表面浸润性变得更为突出.浸润性是固体表面的重要特征之一, 它主要由表面的化学组成和微观结构共同决定^[5,6]. 可调的浸润性在超疏水材料、药物传输、仿生材料和微流体等领域具有重要的应用价值^[7~10] , 引起人们广泛关注.     

静电纺丝制备荧光导电双功能复合纳米纤维及其表征

采用静电纺丝技术将导电聚苯胺(PANI)和铕/铽稀土配合物掺杂到高分子基质聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中,制备出荧光导电复合纳米纤维。用扫描电镜(SEM)、荧光光谱仪(FL)、宽频介电松驰谱仪对荧光导电复合纳米纤维的性能进行分析,结果显示,在270nm紫外光激发下,铕系列与铽系列复合纳米纤维分别发出红光和绿光。同时,复合纳米纤维的电导率可以达到1.18×10~(-6) S/cm,两种复合纳米纤维同时具有优异的荧光性能及良好的导电功能。     

静电纺丝法制备Mn2O3纳米纤维及其磁性研究

采用溶胶-凝胶过程和静电纺丝技术相结合方法, 以聚丙烯腈和醋酸锰为前驱物, 制得了PAN/Mn(CH₃COO)₂复合纳米纤维. 将该复合纤维高温煅烧, 获得了Mn₂O₃纳米纤维. 采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、差热-热重(TG-DTA)和X射线衍射(XRD)分析等对样品进行了表征. 结果表明, Mn₂O₃纳米纤维为规则的一维结构, 直径分布均匀, 具有铁磁性-反铁磁性-顺磁性相互转化的特性.     

静电纺丝法制备超细聚苯乙烯纳米纤维

采用静电纺丝方法制备了超细聚苯乙烯纤维, 通过向溶液中添加有机胺盐并降低溶液浓度将纤维的平均直径降至100 nm, 并研究了盐的添加量对纤维直径的影响.     

聚丙烯腈/氧化石墨烯复合纳米纤维的制备与性能研究

以氧化石墨烯为添加物,采用静电纺丝的方法制备不同质量分数的聚丙烯腈/氧化石墨烯(PAN/GO)复合纳米纤维。使用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对复合纳米纤维的微观结构进行观察;采用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)研究复合纳米纤维的热学性能随着氧化石墨烯添加量增加的变化;采用微机控制电子万能试验机对复合纳米纤维的力学性能进行研究。结果表明,加入氧化石墨烯后,纺制的PAN/GO纳米复合纤维会变细,但随着GO添加量的增多出现珠节现象,降低了纤维的粗细均匀度,同时加入GO后对PAN的氧化具有一定的抑制作用,而且GO的加入也使PAN的力学性能增加,当加入量为0.1%时断裂强力增加了一倍,但添加量为1%时,断裂强力又会降低,综合实验结果显示当加入氧化石墨烯的质量分数为0.1%时最适宜。     

采用静电纺丝/非溶剂致相分离制备聚丙烯腈多孔超细纤维的研究

以聚丙烯腈/二甲基亚砜/N,N'-二甲基甲酰胺三元体系为纺丝液、3℃水浴为接收介质,通过静电纺丝制备了具有纳米孔结构的静电纺聚丙烯腈多孔超细纤维.探讨了溶剂比例、接收介质、聚丙烯腈浓度、纺丝电压及接收距离等因素对纤维直径和表面孔隙率的影响.结果表明最佳制备条件为混合溶剂质量比1∶1、纺丝电压16 kV、聚丙烯腈浓度15 wt%、接收距离5 cm、纺丝速率0.7 mL/h、环境温度25℃、相对湿度40%～70%.在此条件下得到的聚丙烯腈多孔超细纤维直径在420～490 nm,平均直径468 nm,表面孔隙率3.4%,纤维内部形成大量孔径为8～30 nm的孔结构,且孔径分布均匀,孔形状相对一致.N2吸附脱附测试表明,聚丙烯腈多孔纤维的BET比表面积达43.86 m2/g,是相同直径无孔聚丙烯腈纤维比表面积理论值的6倍.通过研究聚丙烯腈/(二甲基亚砜+N,N'-二甲基甲酰胺)/水的三元相图,提出非溶剂致相分离是主要成孔机理.     

静电纺聚丙烯腈纳米纤维晶态结构及取向的形成

采用新型流动水浴收集方式制备出连续单向排列的静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米初生纤维,收集静电纺丝不同阶段的静电纺PAN纳米纤维,并在热水中进行后牵伸,使其伸长至原长的2倍、3倍.通过扫描电子显微镜(SEM)、广角X射线衍射(WAXD)等方法对静电纺丝过程不同阶段的PAN纳米纤维的形貌、直径、致密性、晶态结构及取向进行了表征.研究表明,(1)在静电纺丝过程中PAN纺丝液射流受到牵伸作用,静电纺PAN纳米纤维的晶态结构形成并逐渐完善.纳米纤维的直径随着静电纺丝过程逐渐减小(从664 nm减小至353 nm),结晶度从42.55％增加至47.76％,晶区取向由37.48％提高至43.93％.纳米纤维致密性也逐渐提高(密度由1.1917 g/cm3增加至1.1943 g/cm3).(2)静电纺丝过程进入PAN射流溶剂含量较低的阶段后,继续通过静电纺丝过程提高纳米初生纤维晶态结构及取向的效果很有限,而通过热水后牵伸过程可进一步使晶态结构及取向得到有效果的完善.研究同时发现,静电纺初生纤维的晶态结构及取向与其在热水牵伸过程中的进一步完善具有相关性.     

静电纺丝法和气流-静电纺丝法制备聚砜纳米纤维

应用电纺法制备了聚砜纳米纤维.设计了一种新型的气流静电纺丝装置,其特点是在喷丝头上添加了喷气组件.电纺过程中所用聚砜的特性粘数为0.97dLg,溶剂为二甲基乙酰胺,载气为氮气.研究了聚砜纳米纤维的平均直径与过程参数之间的关系.研究表明影响聚砜纳米纤维的平均直径的主要因素为电压、纺丝液的流速、喷丝头与收集器之间的距离、操作温度以及纺丝液的性质(如粘度、表面张力和电导率).纳米纤维的平均直径和直径分布用扫描电镜表征.应用这种气流静电纺丝法制备的纳米纤维的直径范围是50～500nm.所得纳米纤维的直径依赖于电压、喷丝头与收集器之间的距离以及喷丝液的浓度.结果表明,采用气流静电纺丝不仅能制备较细而且均匀的纳米纤维,而且产量更高.     

PREPARATION OF PVA/PAN PERVAPORATION COMPOSITE MEMBRANES AND THEIR SEPARATION PROPERTIES

制备了活性层厚度为１～１０μｍ的ＰＶＡ／ＰＡＮ渗透汽化复合膜并将其用于乙醇水混合物的分离。实验结果表明，热处理条件对复合膜的分离选择性、渗透通量及分离指数具有明显影响。确定了最佳热处理条件。     

PREPARATION OF CARBON NANOFIBERS BY POLYMER BLEND TECHNIQUE

The polymer blend technique is a novel method to produced carbon nanofibers. In this paper, we have prepared fine carbon fibers and porous carbon materials by this technique, and we will discuss the experiment results by means of SEM, TGA, Element Analysis, etc.     

静电纺丝制备Tb-PEG+Eu-PEG/PANI/PAN荧光导电相变三功能复合纤维

以聚丙烯腈(PAN)为载体基质、 以铕-聚乙二醇(Eu-PEG)和铽-聚乙二醇(Tb-PEG)为相变荧光材料, 加入掺杂的导电聚苯胺(PANI), 采用静电纺丝技术制得Tb-PEG+Eu-PEG/PANI/PAN复合纤维. 采用扫描电子显微镜(SEM)、 荧光光谱(FL) 仪、 差示扫描量热(DSC)仪及宽频介电松驰谱(BDS)仪等方法对相变荧光导电复合纤维的性能进行分析. 研究结果表明, 复合纤维具备良好的荧光、 相变及导电性能. 在294 nm紫外光激发下, 通过调节Tb-PEG和Eu-PEG的质量比可调节复合纤维的发光强度和颜色, 同时复合纤维的相变温度在5467 ℃之间. 复合纤维的电导率达到10^-6 S/cm, 随着PANI含量的增加, 电导率和介电常数增加. 通过调节Tb-PEG, Eu-PEG和PANI的比例及PEG的分子量, 可以实现复合纤维荧光、 导电及相变性能的可控调整.     

聚苯胺／聚氯乙烯和聚苯胺聚甲基丙烯酸甲酯复合物薄膜三阶非线性光学效应

聚苯胺／聚氯乙烯和聚苯胺聚甲基丙烯酸甲酯复合物薄膜三阶非线性光学效应欧阳萌，龚克成（华南理工大学高分子材料系广州５１０６４１）莫党，王惠，林位株（中山大学物理系广州５１０２７５）关键词聚苯胺复合物，光学透过率，三阶非线性光学效应对于具有共轭双键结构的...     

尺寸可控的聚苯胺复合微球的电纺制备与表征

以十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂的导电聚苯胺与聚乙二醇(PEG)及Fe3O4的混合氯仿溶液,采用静电纺丝(spinning technology)方法制备含Fe3O4纳米颗粒的导电聚苯胺(PANI)/PEG/Fe3O4复合微球.SEM结果表明,电纺所得的PANI/PEG/Fe3O4复合微球结构依赖于PEG聚合物浓度、静...     

氯化铁氧化掺杂的聚苯胺纳米纤维团簇

没有外加质子酸的条件下,以氯化铁为氧化剂和掺杂剂,在界面体系中由苯胺(An)采用“无模板”的方法成功地制备了电导率为10-2～10-1S/cm的聚苯胺纳米纤维(d=20～30nm).实验证明FeCl3同时起到氧化剂和掺杂剂的双重作用,从而进一步简化了导电聚苯胺纳米纤维的合成条件.与使用过硫酸铵为氧化剂的传统聚合方法相比,FeCl3较小的氧化/还原电位使产物具有较小的直径和较高的结晶性.同时发现聚苯胺的形貌和电导率均与[FeCl3]/[An]的比例有关.FTIR,UV-Vis,XRD结构表征证实所得的聚苯胺纳米纤维为掺杂态.