聚乙烯醇/丝素/纳米二氧化硅杂化膜的制备及性能研究

摘要

近年来，随着纳米科技的迅速发展，无机纳米粒子与聚合物之间强的界面相互作用而产生声、光、电、磁等性质，被广泛应用于聚合物的改性。本文研究了纳米二氧化硅改性聚乙烯醇/丝素共混膜的形态控制及性能。研究工作主要有以下几个方面:
　　 (1)纳米二氧化硅颗粒的制备。研究了不同催化介质对纳米二氧化硅形貌及结构的影响。结果表明:酸性催化介质下，制得的二氧化硅颗粒形状不规则，颗粒分布较宽;碱性介质下，制得的二氧化硅颗粒为球形，直径分布较窄。
　　 (2)纳米二氧化硅对聚乙烯醇/丝素共混膜的改性研究。利用扫描电镜、透射电镜、红外光谱、X射线衍射、差示扫描量热分析、热重分析、力学性能测试对材料的形貌、结构和性能进行了分析。结果表明:采用酸性条件下制得的二氧化硅比碱性催化下制得的二氧化硅对其相容性改性效果较好，且能均匀的分散在聚合物基体中;同时纳米二氧化硅的加入有利于提高聚乙烯醇/丝素共混膜的热性能及力学性能。
　　 (3)聚乙烯醇/丝素/二氧化硅复合体系纳米纤维膜形态及性能的研究。将丝素甲酸溶液和聚乙烯醇水溶液共混后添加纳米二氧化硅，采用静电纺丝法制备聚乙烯醇/丝素/纳米二氧化硅杂化纤维，并对纤维的形貌、结构和性能进行了分析。结果表明:添加纳米二氧化硅后，使聚乙烯醇和丝素之间的相互作用增强，得到的杂化纤维成纤性明显改善，纤维膜热性能提高，结晶性能下降。当PVA/SF组分含量为50/50时，纤维较直且表面光滑，直径分布较窄;随着二氧化硅含量的增加，纤维先变粗后变细，当二氧化硅含量为5.0wt.％，成纤性差。
　　 (4)后处理对聚乙烯醇/丝素/二氧化硅复合体系纳米纤维膜结构及性能的影响。对纳米纤维膜进行155℃热处理30min和甲醇水溶液处理10min，讨论两步法后处理对纤维膜的影响。结果表明:热处理后的纤维膜能够在水中保持纤维的网状结构，溶失率明显降低，进一步甲醇处理后，纤维膜的红外分析表明丝素由丝素Ⅰ构象向稳定的丝素Ⅱ构象转变。

目录

声明

苏州大学学位论文使用授权声明

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 聚乙烯醇、丝素共混材料的研究进展

1．2．1 聚乙烯醇材料的改性研究

1．2．2 丝素蛋白的改性研究

1．2．3 聚乙烯醇／丝素共混材料及相容性的研究

1．3 纳米二氧化硅在聚合物改性中的研究

1．3．1 纳米二氧化硅的性能

1．3．2 纳米二氧化硅在聚合物改性中的应用

1．4 聚乙烯醇和丝素共混物的静电纺丝

1．4．1 静电纺纤维的制备

1．4．2 静电纺丝的影响因素

1．4．3 聚乙烯醇和丝素共混物的静电纺丝

1．5 课题研究的内容和意义

1．5．1 课题研究内容

1．5．2 课题研究意义

参考文献

第二章 纳米SiO2对PVA／SF共混相容性的影响

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验步骤

2．2．4 测试与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1不同催化介质下制得纳米SiO2及结构分析

2．3．2 纳米SiO2颗粒在PVA／SF膜中的形貌及分布

2．3．3 纳米SiO2对PVA／SF共混膜的热性能的影响

2．3．4 纳米SiO2对PVA／SF膜的红外光谱的影响

2．3．5 纳米SiO2对PVA／SF膜的结晶性能的影响

2．3．6 纳米SiO2对PVA／SF膜的力学性能的影响

2．4 本章小结

参考文献

第三章 PVA／SF／SiO2杂化纤维膜的制备与表征

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验步骤

3．2．4 测试与表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同组分PVA／SF纺丝液的可纺性比较

3．3．2 添加二氧化硅前后不同组分PVA／SF纳米纤维膜的形貌

3．3．3 不同含量二氧化硅对纺丝形貌的影响

3．3．4 PVA／SF／SiO2复合纳米纤维膜的红外光谱分析

3．3．5 PVA／SF／SiO2复合纳米纤维膜的结晶性能分析

3．3．6 PVA／SF／SiO2复合纳米纤维膜的热性能分析

3．4 本章小结

参考文献

第四章 后处理对PVA／SF／SiO2杂化纤维膜的影响

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验仪器

4．2．3 实验步骤

4．2．4 测试与表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 后处理对PVA／SF／SiO2纤维膜形貌的影响

4．3．2 后处理对PVA／SF／SiO2纤维膜红外光谱的影响

4．3．3 后处理对PVA／SF／SiO2纤维膜的结晶性能的影响

4．3．4 后处理对PVA／SF／SiO2纤维膜的溶失率的影响

4．3．5 后处理对PVA／SF／SiO2纤维膜的溶胀性能的影响

4．3．6 后处理对PVA／SF／SiO2纤维膜热性能的影响

4．4 本章小结

参考文献

第五章 全文总结

攻读硕士期间发表的论文

致谢