溶液喷射纺PAN微纳米纤维宏量制备及其性能研究

摘要

溶液喷射纺丝(Solution Blowing)技术是基于熔喷技术原理发展的一种新型的纳米纤维制备技术，该技术具有原料适应性广、操作简单安全、易规模化生产等优点，具有良好的发展前景。目前研究主要集中在纺丝工艺、纤维的结构与性能等方面，本论文从溶液流变性、纤维改性及产品应用等方面进行了探索。
　　研究了溶液的浓度、温度对其流变性，进而对纤维成形及形貌的影响，结果表明当储能模量、损耗模量在一定范围内时，较大的纺丝溶液浓度能够提高溶液粘性，利于纺制连续纤维，而又不引起针头粘连，所以16％左右是比较适合纺丝的浓度;为加快溶剂蒸发的同时保持溶液粘性状态拥有较小的损耗模量以利于牵伸拉细，50℃-65℃是利于溶液喷射纺丝的溶液温度。溶液浓度、气流牵伸作用、气流温度对纤维成形影响的研究结果表明:随着纺丝溶液浓度的增加，纺制的纳米纤维平均直径增大:当高速气流牵伸压力在一定范围内时，有利于纳米纤维牵伸拉细，但超过一定范围时，平均直径不再减小反而增大。随着气流温度的升高，纤维平均直径增大，并且随着温度升高，纳米纤维发生卷曲，并且弯曲程度增大。
　　利用共混纺丝方法将氟改性丙烯酸酯(FA)引入聚丙烯腈(PAN)纳米纤维。研究了氟改性丙烯酸酯的添加对溶液流变性、纤维网疏水性及纤维成形的影响，结果表明FA的加入使得FA/PAN纳米纤维网获得了良好的疏水性，FA/PAN纳米纤维网的平均接触角、纤维平均直径、孔径均随着添加量增大而增大;溶液喷射纺纳米纤维网可适用于对0.6μm以上颗粒物的高效低阻过滤应用中;与ThinsulateC40相比，FA/PAN纳米纤维网有较高的克罗值，较好的透湿率;在过滤、保暖等领域表现出了良好的应用潜力。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 纳米纤维概述

1．2．1 纳米纤维在能源领域的应用

1．2．2 纳米纤维在生物医疗领域的应用

1．2．3 纳米纤维在生化防护领域的应用

1．2．4 纳米纤维在吸音降噪领域的应用

1．2．4 纳米纤维在传感器领域的应用

1．3 纳米纤维制备技术概述

1．3．1 海岛型双组分复合纺丝法

1．3．2 离心纺丝法

1．3．3 静电纺丝法

1．3．4 熔喷技术

1．3．5 溶液喷射纺丝技术

1．4 本文研究的意义与主要内容

第二章 纺丝工艺条件对纤维成形及其结构的影响

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料与设备

2．2．2 纺丝液的配制

2．2．3 纺丝液流变性测试

2．2．4 PAN纤维的制备

2．2．5 纤维形貌观察

2．3 结果与讨论

2．3．1 浓度、温度对溶液流动性能的影响

2．3．2 纺丝工艺条件对纤维成形的影响

2．4 本章小结

第三章 含氟聚合物的疏水性PAN纳米纤维制备及其疏水性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料与设备

3．2．2 纺丝液的配制

3．2．3 不同FA添加量溶液纤维网的制备

3．2．4 测试与表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 FA／PAN纺丝液流动性能分析

3．3．2 FA／PAN纳米纤维网的防水性能

3．3．3 FA／PAN纳米纤维网EDS分析

3．3．4 FA／PAN纳米纤维形貌及直径分析

3．4 本章小结

第四章 溶液喷射纺纳米纤维网在过滤、保暖方面的应用探究

4．1 引言

4．1．1 纳米纤维过滤材料

4．1．2 超细纤维保暖材料

4．1．3 本章研究内容

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料与设备

4．2．2 纺丝液的配制

4．2．3 纳米纤维网制备

4．2．4 测试与表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 溶液喷射纳米纤维网过滤性能研究

4．3．1 溶液喷射纳米纤维网保暖性能研究

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

硕士期间主要研究成果

致谢