电纺聚丙烯腈纳米纤维-设备与性能

摘要

聚丙烯腈纳米纤维由于具备纳米材料独特的优点，因而具有极大的应用前景。当今对聚丙烯腈纳米纤维的制备方法主要集中在静电纺丝上，但是静电纺丝方法目前尚未有统一标准的设备，规模化生产亦难以实现。因此，研究电纺聚丙烯腈纳米纤维的设备具有重要意义。
　　 本文采用溶液聚合法合成较高分子量的聚丙烯腈，将其配成电纺液后对其进行了研究。为了适应于规模化生产，我们自制了多孔喷丝装置，并对电纺参数做了详细研究，通过实验我们找到了最佳的电纺条件：即当纺丝液浓度为4％、电压为28kV、接收距离为15cm时，纺出的纳米纤维最好。同时我们对其他纺丝条件也做了简单研究，结果发现湿度也会对电纺聚丙烯腈纳米纤维产生影响。最终结果表明：自制的喷丝装置显著提高了喷丝速度，并且便于清洗，提高了生产效率。在多孔喷丝装置的基础上，我们又自制了两种规模化定向接收装置：静态法电纺接收装置、滚筒辅助动态水接收装置，并对其定向参数、定向机理进行了讨论。通过实验对比表明；静态法接收装置虽然简单但由于静电等作用导致其长时间的接收不稳定，而滚筒辅助动态水接收装置则能避免静电作用，一方面水流能够促使其定向，另一方面滚筒能够辅助纤维接收过程的稳定进行。最终通过自制的喷丝装置与定向装置的组合，我们能够在短时间(10min)内得到具有明显定向效果的大的纤维毡(大约30cm×7cm)与长纤维束(大约47cm)。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1纳米纤维

1.2静电纺丝

1.2.1静电纺丝技术回顾

1.2.2静电纺丝原理

1.2.3影响静电纺丝的参数

1.3国内外电纺装置的研究进展

1.3.1喷丝装置的研究

1.3.2接收装置的研究

1.4纳米纤维的应用

1.5课题背景及意义

1.6本论文的主要工作

第2章实验

2.1实验所用原料与仪器设备

2.1.1主要化学试剂

2.1.2试剂的精制

2.1.2主要仪器设备

2.2聚丙烯腈的合成

2.3喷丝装置的研究

2.3.1喷丝装置的设计

2.3.2多孔喷丝装置的制作

2.3.3多孔喷丝装置电纺PAN

2.4规模化定向电纺装置的研究

2.4.1规模化定向电纺装置的设计

2.4.2规模化定向电纺装置的制作

2.4.3规模化定向电纺装置电纺PAN纳米纤维

2.5样品分析测试方法

2.5.1红外吸收光谱(FR-IR)

2.5.2场发射扫描电镜(SEM)

第3章结果与讨论

3.1聚丙烯腈的合成

3.2多孔喷丝装置电纺PAN

3.2.1浓度对多孔喷丝装置电纺PAN纳米纤维的影响

3.2.2电压对多孔喷丝装置电纺PAN纳米纤维的影响

3.2.3接收距离对多孔喷丝装置电纺PAN纳米纤维的影响

3.2.4.其它条件对多孔喷丝装置电纺PAN纳米纤维的影响

3.3静态法电纺接收装置电纺PAN结果讨论

3.4滚筒辅助动态水接收装置电纺PAN结果讨论

3.4.1滚筒辅助动态水接收装置电纺PAN参数及原理分析

3.4.2滚筒辅助动态水接收装置电纺PAN成品

结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文