静电纺丝制备的ZrO2纳米纤维及其应用的研究进展

制备超细、高性能ZrO2纤维是实现其在催化、能源及环境等领域工程应用的关键。静电纺丝技术是一种近年来兴起的氧化物陶瓷纳米纤维制备新方法,能够制备直径较小、均一性高、连续性好的ZrO2纳米纤维,并且可通过控制前驱体纺丝液组成、静电纺丝工艺及热处理参数,对ZrO2纤维的组成、结构及性能进行调控。介绍了ZrO2纳米纤维制备、结构及性能方面的研究进展,并对经由原料组成、静电纺丝工艺及热处理条件调控的ZrO2纳米纤维结构、性能以及应用进行了综述和分析。     

电纺制备多孔Ni1-xZnxFe2O4超细纤维的结构与磁性能

采用静电纺丝技术结合后期的热处理制备了具有多孔结构的Ni_1-xZn_xFe₂O₄(x=0~0.8)超细纤维. 利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、场发射扫描电镜(FESEM)、低温N₂吸附-脱附和振动样品磁强计(VSM)对纤维样品的晶体结构、微观形貌、孔特征和室温磁性能进行了研究. 结果表明, 550℃焙烧2?h得到的多孔Ni_1-xZn_xFe₂O₄超细纤维均为单相尖晶石结构, 平均粒径约为25~30?nm, 纤维直径主要分布在200~500?nm之间, 且具有较大的长径比; 所制备的Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄多孔纤维的孔结构主要以狭缝状介孔为主, 其平均孔径约为11?nm; 随着Zn含量x由0增加0.8, Ni_1-xZn_xFe₂O₄纤维的晶格常数a线性增大, A位的红外特征振动频率单调递减, 矫顽力由13.8?kA/m逐步减小到2.3?kA/m, 比饱和磁化强度先增大后减小, 在x=0.4时达到最大值66.8?A·m²/kg. 与相近尺寸的Ni-Zn铁氧体纳米粒子相比, Ni-Zn铁氧体超细纤维由于其形状各向异性而表现出更高的矫顽力.     

La掺杂TiO_2电纺纳米纤维的制备及其光催化性能研究

利用静电纺丝法制备了不同煅烧温度和不同La掺杂量的La-TiO2复合纳米纤维。采用SEM和XRD等测试手段对纤维形貌和结构进行了表征。通过对亚甲基蓝MB的光催化降解实验,探讨了La的含量和煅烧温度对光催化性能的影响。结果表明:La-TiO2复合纳米纤维催化剂能有效提高催化效率,煅烧温度为600℃,1wt%La含量的La-TiO2复合纳米纤维,在紫外光范围内对有机物(MB)的降解率能够达到77.3%。     

MWCNTs/PVC电纺纤维及其力学性能

用静电纺技术制备了多壁碳纳米管/聚氯乙烯(MWCNTs/PVC)超细纤维,对复合纤维的形貌、结构、结晶行为及热稳定性进行了分析测试,着重研究了复合纤维膜的力学性能与MWCNTs用量的关系。结果表明,MWCNTs能有效地分散于PVC溶液中,并成功纺出MWCNTs/PVC超细纤维。随着MWCNTs含量的增加,纤维直径变细,改善了纤维的结晶性,但热稳定性变差。纤维膜的拉伸断裂强度和断裂伸长率随MWCNTs含量增加出现先增加后下降的趋势。     

TPEE电纺纳米纤维无纺布的制备研究

采用本实验室自行组装的静电纺丝装置制备了热塑性聚酯弹性体(Thermoplastice Ester Elastomer,简称TPEE)的纳米纤维无纺布,固定固化距离,通过控制纺丝电压、溶液浓度及溶液压力,进行了该体系纺丝状态的探索,然后采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)对该无纺布的微观形貌及结晶行为进行了表征.同时采用SANS拉伸仪于室温下对TPEE进行了单轴拉伸试验,采用TG-DTA热分析仪对其耐热性能进行了表征测试.     

聚(乙烯基己内酰胺-co-甲基丙烯酸)纳米纤维的电纺制备及其表征

以N-乙烯基己内酰胺,α-甲基丙烯酸为单体,合成温敏聚合物--聚(乙烯基己内酰胺-co-甲基丙烯酸),并利用静电纺丝技术将其制成纳米纤维。采用扫描电镜(SEM),傅立叶变换红外光谱(FT-IR),热重分析(TG)和微商热重法(DTG)对纤维进行表征。结果表明,通过调节纺丝液的浓度,可获得形态较好的纳米级纤维,并且该纤维在常规温度下可以保持纤维状,物理及化学性质不发生改变。     

电纺纳米纤维的表面形态研究

使用静电纺丝的方法电纺不同材料,得到不同的纳米纤维,通过SEM电镜观察纳米纤维的表面形态,分析造成纳米纤维表面形态不同的原因,给出造成纳米纤维表面形态可能影响因素,为纳米纤维表面形态形成的研究提供了一些新思路。     

水溶液电纺制备葡萄籽多酚/明胶复合纤维

以水为溶剂,设计玻璃保温装置,采用静电纺丝技术制备了葡萄籽多酚/明胶复合纤维,系统探讨了浓度、温度、电压、流速等工艺条件以及葡萄籽多酚含量对葡萄籽多酚/明胶复合纤维形貌的影响.结果表明:当明胶浓度为24wt%时,随着温度和电压的增大,纤维平均直径先减小后增大,随葡萄籽多酚含量增大,纤维平均直径增大.通过加入适量葡萄籽多酚,可将纺丝速度从0.25 mL/h提高到0.90 mL/h,显著提高了工作效率;当葡萄籽多酚与明胶的质量比≥1:30时,纤维表面出现串珠;当葡萄籽多酚与明胶的质量比≥1:20时,可纺性变差.在明胶浓度为24wt%,葡萄籽多酚与明胶质量比为1:50,控制温度55 ℃,电压20 kV,接收距离12 cm,速率0.90 mL/h的条件下,制备了纤维直径分布集中,平均直径为515 nm的葡萄籽多酚/明胶复合纤维.明胶溶液中加入适量葡萄籽多酚不仅大大提高了纺丝效率,同时由于其良好的抗菌活性和对明胶的交联作用,使复合纤维膜可广泛应用于生物医药领域,特别是创伤敷料方面.     

静电纺丝制备多孔醋酸纤维素超细纤维

采用静电纺丝法制备了大量尺寸为60 nm～750 nm椭圆形多孔醋酸纤维素(CA)纤维.利用扫描电镜(SEM)表征了纤维及孔的形态和大小,液氮吸附法(BET)测定了纤维的比表面积.探讨了溶刑种类、溶剂配比和溶液浓度对多孔CA纤维的影响.通过调节纺丝溶液性质和纺丝参数,CA纤维表面多孔大小和分布密度是可调控的.成孔机理是...     

静电纺丝制备MWCNTs/PVA定向导热复合纤维膜

将浓HNO₃和浓H₂SO₄酸化处理后的多壁碳纳米管(MWCNTs)加入聚乙烯醇(PVA)纺丝液中,通过静电纺丝法制备了不同MWCNTs含量的MWCNTs/PVA复合纤维膜。FT-IR分析表明,酸化后的MWCNTs表面含有大量羟基和羧基。TEM分析表明,MWCNTs在PVA内部呈定向线性排列。有效导热通道的形成,使得MWCNTs/PVA复合纤维膜的水平导热系数显著增大,5%MWCNTs/PVA的水平导热系数为1.32W/(m·K),为纯PVA纤维膜导热系数的6.6倍。同时,MWCNTs的添加提高了复合纤维膜的热稳定性,5%MWCNTs/PVA的热分解温度达到295.7℃,比纯PVA纤维膜提高了14.4℃。利用红外热像仪探测了MWCNTs/PVA复合纤维膜应用于LED灯的散热效果,5%MWCNTs/PVA纤维膜能有效降低LED灯珠的附近温度约11℃。     

超细电纺纳米纤维的直接制备(英文)

采用装配有疏水铜网的新型喷头研究了超细纳米纤维的制备.静电纺丝实现之前,首先对铜网进行了疏水处理,并将其安装于喷头前端.静电纺丝过程中,聚合物溶液由精密注射泵输送至喷头处.安装于喷头的铜网可将管道内的聚合物溶液分成多股细流从铜网网孔中流出.从铜网网孔流出的溶液细流受电场力作用被拉伸成多股独立射流,并从喷头携带走聚集的正电荷.受铜网表面疏水性和射流间电荷排斥力的影响,从铜网喷射出的多股射流都将保持其独立的轨迹而不会产生聚集.疏水铜网有利于减小纺丝射流的初始直径,并获得均匀的超细纳米纤维.利用新型的电纺丝喷头成功制备了直径20～80 nm的聚氧化乙烯(PEO)和聚乙烯醇(PVA)超细纳米纤维.实验结果表明,超细纳米纤维的直径随着电纺丝溶液浓度的增加而变大.     

熔体mLLDPE静电纺纤维基锂电池隔膜的制备

采用熔体静电纺丝方法制备了茂金属线性低密度聚乙烯(mLLDPE)无纺纤维,并与聚偏氟乙烯(PVDF)溶液静电纺纳米纤维复合改性,成功制备出mLLDPE无纺纤维基锂电池隔膜。对该锂电池隔膜的孔隙率、热稳定性、充放电性能测试结果表明,该隔膜的孔隙率在54%~62%,首次放电比容量为70 mA·h/g,且循环稳定性良好,性能优于同等测试条件下的商业锂电池隔膜,可以应用于锂电池。     

纤维增强ZrO2泡沫陶瓷的制备及导热性能

ZrO₂气凝胶具有比表面积大、吸附能力强、隔热等优异性质,在催化剂载体、气体过滤材料、高效隔热材料、高温构件等领域具有广阔的应用前景。然而,氧化锆气凝胶在高温环境下因晶型转变导致孔结构破坏、骨架结构坍塌而表现出较差的力学性能,使其在实际应用中受限。采用纤维增强方法,在高热稳定氧化锆气凝胶基础上,通过H₂O₂发泡法制备了高强度ZrO₂泡沫陶瓷,并对其进行了制备工艺以及高温热温度性、表观密度、气孔率、抗压强度和导热性能进行测试分析。测试结果表明,气凝胶与纤维增强结合的泡沫陶瓷经5 h、1 400℃高温处理后仍然保持四方晶相结构,表现出优良的高温热稳定性。当纤维含量为35%时,氧化锆泡沫陶瓷抗压强度最佳,为15.3 MPa。当纤维含量为30%、H₂O₂与ZrO₂气凝胶质量比为4∶8时,泡沫陶瓷的表观密度最低,仅为1.104 g·cm^-3,气孔率为81.6%,且分别在室温、1 000℃条件下,泡沫陶瓷的导热系数分别为0....     

电纺PA6/Fe_xO_y复合纳米纤维膜的制备及其除铬性能研究

采用静电纺丝法和水热法,成功地制备了PA6/FexOy复合纳米纤维膜,并对其除铬性能进行了研究。红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)的表征结果显示:有分层结构的晶体氧化铁(FexOy)在PA6纳米纤维上生成。除铬实验结果表明:所制备的复合纳米纤维膜具有优良的除铬性能,最佳除铬温度是24℃,吸附过程是符合Freundlich等温吸附模型的多分子层吸附,吸附效果较好。因此,该研究为除去废水中六价铬提供了一种高效吸附剂,也为环境修复领域提供了一种了简单、高效的新方法。     

聚乳酸纳米纤维的电纺制备及影响因素

为实现聚乳酸(PLA)纳米纤维的电纺制备,采用理论分析与实验探究相结合的方式,以聚合物溶解理论分析确定了聚乳酸静电纺丝的较理想溶剂,以聚合物射流理论分析计算出静电纺丝的相关工艺参数;以理论分析所得数据为基础,实验探究了聚乳酸质量分数和纺丝工艺参数对纤维形貌和直径的影响。结果表明,在PLA质量分数10%,纺丝距离17 cm,纺丝电压18 kV,纺丝流速1.0 mL/h条件下,可制备连续光滑均匀且直径为587 nm的PLA纤维,理论最优电场强度与实验最优电场强度的偏差仅为5.02%,较好地证明了理论分析的有效性。     

由液化物树脂制备多孔碳纳米纤维及其表征

以壳粉为原料,在碱性条件下制备液化物树脂(LPF),经静电纺丝、固化、碳化得到多孔碳纳米纤维(PCNF)。探讨了聚乙烯醇(PVA)用量对纺丝液特性及纤维形貌的影响。同时,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、全自动比表面积及孔隙分析仪(BET)等方法对不同碳化温度下的样品进行表征。结果表明:少量PVA可以明显提高LPF的纺丝性,且随PVA用量的增加,纤维的形貌更规整、直径更小;随着碳化温度的升高,LPF/PVA纤维逐渐裂解,多数官能团消失,基体为多苯稠环结构;同时,层间距d_((002))逐渐减小,平面尺寸L_c和L_c/d_((002))增加,纤维内部的类石墨结构逐渐向更规整、有序的石墨微晶结构转变;当碳化温度为800℃时,LPF/PVA的含碳量达55%以上,随着PVA用量的增加,纤维的比表面积明显增大且多以微孔为主,当PVA用量为8%时,得到比表面积为590m~2/g的多孔碳纳米纤维。     

静电纺聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及性能研究

目前,采油废水随着石油开采难度的增加,治理难度也相应提高。采用静电纺丝技术,以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)为原料,N,N-二甲基酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,制得了不同比例的PVDF/PAN纳米纤维膜。并对所做出来的PVDF/PAN纳米纤维膜的形貌和性质进行表征,优选出了最佳比例,在最佳质量比PVDF∶PAN=3∶2的基础上,优选出质量分数12%的PVDF/PAN纳米纤维膜进行实验。结果表明:此膜对采油废水的处理效果显著。     

不同接收浴对于电纺纤维串珠结构形态影响研究

静电纺丝是一种制备超细纤维的新技术,通常电纺纤维有着规则的串珠结构,通过不同的接收浴可以制备具有不同形态结构的“串珠”纤维,表现出不同的表面浸润性能。