静电纺丝制备氯化丁基橡胶纤维及其性能探究

摘要

静电纺丝是利用聚合物溶液或者熔体，在静电场作用下形成射流，从而在电场中受到牵伸变化固化之后形成微纳米结构的纤维的一种技术。当物质的尺寸降到微纳米之后，便会出现一些独特的性质，比如超大的比表面积，大的长径比，特殊的电光学性质等等。在静电纺丝中，通常的材料都是的热塑性塑料，或者是利用一种塑料来与另外一种塑料共混纺丝，以满足某些性能方面的要求。在一些方面上，橡胶是有其独特的性能的，如高弹性，稳定性强等。但是由于橡胶的玻璃化温度低，其电纺纤维在常温下分子链之间缠结回缩能力强，导致常温下纤维结构容易坍塌，于是对橡胶纺丝的研究是比较少的。因此本文在探讨了不同电纺体系下氯化丁基橡胶可纺性下，利用扫描电子显微镜，红外光谱，示差扫描量热仪来分析查看了纤维表面形貌及组成情况。利用万能拉力试验机测试了其力学性能的变化。
　　本论文的研究认为:在单喷丝头体系下，橡胶的可纺性是比较差的，由于溶液性质，在不加入导电剂N，N-二甲基甲酰胺(DMF)情况下无法形成连续纤维，在优化参数到浓度为6％，电压为20KV，接收距离为10cm下可以得到具有一定形貌的橡胶纤维。
　　在正负高压双喷丝头体系下利用滚筒装置收集纤维，综合考虑电压、配比、浓度、接收距离对环氧树脂(EP)-氯化丁基橡胶(CIIR)复合溶液纺丝的影响，其最佳的纺丝工艺参数为:电压在25KV-30KV，配比为EP∶CIIR在3∶7到5∶5,浓度为5％-6％，接收距离在10cm-12cm之间。
　　环氧树脂的加入会使纺丝纤维的形貌发生一些改变，由光滑变为粗糙，一定程度上影响到纺丝纤维膜的疏水性，不加入环氧的纤维膜水接触角为106.5°，随着环氧树脂比例的增大，复合纺丝膜的水接触角先升高到133.3°后降低到120.3°，但整体上，复合纺丝膜的水接触角仍比氯化丁基橡胶单纺膜的大。环氧树脂同时会一定程度上提高一些复合纺丝纤维膜的力学性能。
　　酚醛树脂的加入可以使纤维膜进行硫化，酚醛树脂份数加入为17份下，温度为180℃下得到的硫化交联纤维膜力学性能最优。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 静电纺丝技术简介

1．3 高压静电纺丝基本理论

1．3．1 初始阶段稳定性理论分析

1．3．2 螺旋摆动阶段非稳定性理论分析

1．3．3 喷射流半径变化理论分析

1．4 影响静电纺丝纤维形貌的因数

1．4．1 聚合物因数

1．4．2 溶剂因数

1．4．3 溶液因数

1．4．4 过程控制因数

1．4．5 环境因数

1．5 静电纺丝设备

1．5．1 高压电源

1．5．2 常规接受装置及其发展

1．5．3 喷丝头装置

1．6 静电纺丝国内外研究进展

1．6．1 静电纺丝国外研究进展

1．6．2 电纺纤维膜在国内的研究进展

1．7 静电纺丝的应用

1．7．1 模板剂

1．7．2 过滤器

1．7．3 催化剂

1．8 本课题创新点及意义

第二章 电纺氯化丁基橡胶纤维可纺性的探究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验材料及仪器设备

2．2．2 实验方法

2．2．3 测试方法及表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 DMF对氯化丁基橡胶纤维纺丝的影响

2．3．2 电压对氯化丁基橡胶纤维的影响

2．3．3 浓度对氯化丁基橡胶纤维的影响

2．3．4 接收距离对氯化丁基橡胶纤维的影响

2．4 本章小结

第三章 环氧-氯化丁基橡胶复合纺丝可纺性及其性能的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验材料及仪器设备

3．2．2 试验方法

3．3 测试方法及表征

3．3．1 扫描电镜(SEM)分析

3．3．2 黏度测试

3．3．3 傅里叶变换红外光谱分析(IR)

3．3．4 差示扫描量热分析(DSC)

3．3．5 水接触角测试(CA)

3．3．6 力学性能表征

3．4 结果与讨论

3．4．1 不同电压对环氧-氯化丁基橡胶纤维形貌的影响

3．4．2 不同配比对环氧-氯化丁基橡胶纤维形貌的影响

3．4．3 不同浓度对环氧-氯化丁基橡胶纤维形貌的影响

3．4．4 不同接收距离对环氧-氯化丁基橡胶纤维形貌的影响

3．4．5 环氧树脂对纤维表面的影响

3．4．6 红外光谱分析(FT-IR)

3．4．7 热分析(DSC)

3．4．8 力学性能分析

3．5 本章小结

第四章 环氧-氯化丁基橡胶电纺纤维的交联及其性能的研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验材料及仪器设备

4．2．2 实验方法

4．3 测试方法及表征

4．3．1 硫化特性曲线表征

4．3．3 力学性能的表征

4．4 结果与讨论

4．4．1 酚醛树脂份数对硫化特性的影响

4．4．2 温度对硫化特性的影响

4．4．3 酚醛树脂份量及温度对纤维力学性能的影响

4．5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢