PA6/PANI纳米纤维膜制备技术与性能研究

摘要

随着科学技术的发展，功能复合纳米纤维膜的研究越来越受到人们重视。静电纺丝技术是目前制备纳米纤维膜的最有效手段之一，运用表面修饰技术，对纳米纤维膜表面进行功能化处理，能够显著改善纳米纤维表面的生物活性，得到一系列具有导电性能和电磁屏蔽性能的功能纳米纤维膜。本文首先采用电极丝式静电纺丝设备制备聚酰胺6纳米纤维膜，并对其形貌和性能进行评价，包括纤维直径、含气率、力学性能、透气透湿性能；采用原位聚合表面修饰技术将聚苯胺沉积在静电纺丝纳米纤维膜表面，从而赋予其优良的导电性能和电磁屏蔽性能。本文主要工作内容和结论如下：
　　首先利用电极丝式静电纺丝设备制备聚酰胺6（PA6）纳米纤维膜，探讨了静电纺丝工艺参数对PA6纳米纤维形貌和直径的影响，通过单因子实验和正交实验相结合的方式得到静电纺丝的最佳工艺参数：纺丝液质量分数12%、纺丝电压70kV，纺丝距离18cm、储液槽移动速度100mm/min。
　　其次在纤维形貌良好的基础上，对纳米纤维膜的适用性和耐用性进行了评价，包括纳米纤维膜的含气率、透气透湿性能、力学性能。实验结果表明：纤维直径和膜厚度对含气率有直接影响，且含气率可以作为评价纳米纤维膜透气透湿性能的指标；PA6纳米纤维膜的断裂强度能达到20MPa，断裂伸长率能达到70%，含气率在70-90%之间，透湿量能够达到6971g/（m2·24h），表明纳米纤维膜具有优良的力学性能以及透气透湿性能。
　　最后以静电纺丝PA6纳米纤维膜为基体，通过原位聚合方法在纤维膜表面沉积一层聚苯胺(PANI)，得到PA6/PANI复合纳米纤维膜。研究了苯胺单体浓度、浸渍时间、过硫酸铵浓度、氧化液处理时间等表面修饰参数对PA6/PANI复合纳米纤维膜的导电性能的影响，确定了最佳的工艺条件为：苯胺单体浓度0.6mol/L、浸渍时间40min、过硫酸铵浓度0.6mol/L、处理时间20s，此时PA6/PANI复合纳米纤维膜的电导率为0.37S/cm，在0.3MHz-2500MHz频率范围内电磁波的屏蔽效能在10dB左右,屏蔽率在87%以上。采用SEM、TGA等手段对PA6/PANI复合纳米纤维膜的结构和热性能进行表征，结果表明，PANI均匀的沉积在纤维表面，提高了PA6纳米纤维的热稳定性。在经过超声水洗和热处理之后，复合纳米纤维膜的电导率仍然能保持在10-2S/cm数量级。

目录

第一章 绪论

1.1静电纺丝技术

1.2 静电纺丝纤维的表面修饰技术

1.3聚苯胺的研究进展

1.4 聚苯胺复合纳米纤维膜的国内外研究现状

1.5 本课题研究的目的与意义

1.6 本课题的研究内容

第二章 静电纺丝PA6纳米纤维膜的制备与表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与分析

2.4 本章小结

第三章 静电纺丝PA6纳米纤维膜性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 PA6/PANI复合纳米纤维膜的制备与性能研究

4.1 引言

4.2实验部分

4.3 测试方法

4.5 结果与表征

4.6本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

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