气电纺SI02/PTFE纳米纤维防水透湿膜制备及抗污性能研究

摘要

防水透湿材料是一种兼顾防水和透湿性的功能面料，又被称为可呼吸材料或人造皮肤材料，在防护服装和户外休闲服装等领域发挥着重要作用。聚四氟乙烯(PTFE)具有高强、耐温、耐酸碱和化学稳定等性能，引起了人们的高度重视。本文基于荷叶仿生效应，利用PTFE优异的物化特性和SiO2纳米粒子掺杂作用，借助气电纺丝技术和高温煅烧工艺，旨在开发出具有耐酸耐碱、耐腐蚀等特种防水透湿和抗污材料，为新型防水透湿材料开发提供一定的理论和实验依据。
　　本论文基于气电纺丝技术，以60％PTFE乳液作为主要原料，通过加入不同含量SiO2的纳米粒子经高温煅烧制备出超疏水性珠状SiO2/PTFE纳米纤维膜。通过TG、XRD、FTIR、ESM等测试结果，分析SiO2/PTFE纳米纤维膜的热稳定性、纤维组分以及纤维形貌等信息，探讨不同含量的SiO2对复合纤维结构和性能的影响。同时分析了超疏水性珠状SiO2/PTFE纳米纤维膜的孔径分布、孔隙率、吸水率、透气透湿性以及接触角测试等性能，探讨不同含量SiO2对复合纤维膜的防水透湿性能的影响。最后还对超疏水性珠状SiO2/PTFE纳米纤维膜的抗污性能进行了研究。
　　结果表明，SiO2加入可构筑了凸起结构的粗糙表面，与纯PTFE纤维膜相比，珠状SiO2/PTFE纳米纤维膜(BLNFMs)表现出超疏水表面，其前进水角(θadv)和水接触角(WCA)分别高达161°和155°;随着SiO2含量增加，复合纳米纤维膜孔隙结构、透气性、透湿性随着增大，且具有良好的线性关系;纳米SiO2含量为7.3 wt％时，BLNFMs具有适度的透湿性（9.7 kg·m-2·d-1）和透气性(7.2mm·s-1);BLNFMs展现出了优异的耐酸碱和耐摩擦性能，经过30次磨损或者在PH值从0到12的强腐蚀性溶液中暴露24 h，BLNFMs仍能保持超疏水表面，此外，BLNFMs具有优异抗污特性，在膜蒸馏，多功能防护服等领域具有潜在应用的前景。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 防水透湿织物简介

1．2．1 防水透湿织物概念

1．2．2 防水透湿机理

1．3 静电纺丝技术简介

1．3．1 静电纺丝原理

1．3．2 静电纺丝的研究进展

1．4 本课题的研究内容及意义

第二章 气电纺丝法制备SiO2／PTFE纳米纤维膜及性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料与设备

2．2．2 纺丝液的制备

2．2．3 静电纺丝制备SiO2／PTFE纳米纤维膜

2．3 测试与表征

2．3．1 高温煅烧前后纳米纤维形貌表征(SEM)

2．3．2 光电子能谱测试(EDS)

2．3．3 原子力显微镜测试(AFM)

2．3．4 热失重测试(TG)

2．3．5 X射线衍射测试(Ⅺm)

2．3．6 傅立叶红外光谱测试(FTIR)

2．3．7 力学性能测试

2．4 结果与讨论

2．4．1 纳米SiO2颗粒含量对膜形态和性能的影响

2．4．2 EDS分析

2．4．2 热重分析

2．4．4 XRD分析

2．4．5 傅立叶红外光谱分析

2．3．6 力学性能分析

2．5 本章小结

第三章 SiO2／PTFE纳米纤维膜防水透湿性研究

3．1 引言

3．2 测试与表征

3．2．1 接触角

3．2．2 吸水率

3．2．3 、孔径分布

3．2．4 透湿性

3．2．5 透气性

3．3．1 接触角分析

3．3．2 、吸水率分析

3．3．3 孔径分布分析

3．3．4 孔隙率分析

3．3．5 透气性和透湿性分析

3．3．6 透湿性／透气度与孔隙率之间的关系分析

3．4 本章小结

第四章 SiO2／PTFE纳米纤维膜抗污性能研究

4．1 引言

4．2 测试与表征

4．2．1 摩擦实验

4．3．2 磨损试验后WCA和θadv的变化结果分析

4．3．3 不同PH浓度酸碱处理后对接触角影响分析

4．3．4 未进行耐酸碱性和磨损处理的抗污性能分析

4．3．5 经耐酸碱性和磨损处理的抗污性能分析

4．4 本章结论

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢