基于PA6纳米纤维的多组分复合纳米纤维的制备与表征

论文摘要

纳米纤维具有超高的比表面积、优异的吸附性能、多样化的表面功能,因此纳米纤维膜在生物医药、航天航空、工业过滤等多个方面有着广泛的应用。但单组分纳米纤维膜由于成分单一,在使用中存在着强力不足等缺点,通过制备多组分纳米纤维可以弥补不足。但现有的复合纳米纤维制备方法存在着对制备仪器要求高及制备复杂等缺点,本课题利用纳米纤维自身的的吸附性能来制备复合纳米纤维。聚酰胺6（PA6）的大分子内含有酰胺键,因此具有较强的极性和良好的吸附性能,同时PA6的力学性能也较为优异,因此本课题以PA6纳米纤维为基体,通过PA6纳米纤维自身的吸附能力制备多组分复合纳米纤维,来改善纳米纤维膜在使用中的不足。分别选用有机物聚氧乙烯（PEO）和无机物二氧化钛（TiO2）溶胶作为多组分纳米纤维的外层结构,利用PA6纳米纤维分别对PEO和TiO2溶胶的吸附作用来制备PA6/PEO同轴纳米纤维和TiO2/PA6复合纳米纤维。分别通过吸附法和溶胀法两种方法制备PA6/PEO同轴纳米纤维,通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）观察纳米纤维膜和单根纤维的形貌特征。在吸附法中PEO水溶液浓度为0.5 wt%的时候以及在溶胀法中PEO的含量为30 wt%时,所获得的PA6/PEO同轴纳米纤维结构优异;红外光谱（FTIR）分析结果表明PEO和PA6仅通过氢键相结合;DSC分析结果则说明,由吸附法制备的PA6/PEO同轴纳米纤维中的PA6结晶度有所提高,同时形成的PEO皮层结构也有一定的结晶度,但通过溶胀法获得的PA6/PEO同轴纳米纤维其PA6的结晶度变化不大,PEO的结晶度略有提高;PA6/PEO同轴纳米纤维膜力学性能也与两种方法中的PEO含量有着一定的关系。通过这两种方法制备PA6/PEO同轴纳米纤维无需使用相对复杂的同轴静电纺丝仪,制备简便,且成形较好。不同温度下制备的TiO2溶胶液具有不同的粒径。利用PA6纳米纤维的表面吸附性能将TiO2溶胶颗粒吸附固定在PA6纳米纤维表面。经过SEM和TEM观察,发现粒径较小的溶胶可以和PA6纳米纤维形成较为优异的TiO2溶胶包覆PA6纳米纤维的PA6/ TiO2复合纳米纤维;而通过粒径较大的溶胶制备的PA6/ TiO2复合纳米纤维结构较差;FTIR结果表明PA6和TiO2溶胶间形成了氢键;从热重结果可知,由于表面负载的TiO2溶胶,PA6/TiO2复合纳米纤维显示出较为复杂的热分解过程;对具有TiO2溶胶包覆的PA6/TiO2复合纳米纤维膜进行光催化性能测试,其光催化性能优于PA6/TiO2杂化纳米纤维膜;PA6纳米纤维膜经TiO2溶胶包覆后,纳米纤维膜的断裂强力增加,但断裂伸长率有所下降。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 多组分纳米纤维
• 1.1.1 静电纺纳米纤维
• 1.1.2 多组分纳米纤维的制备
• 1.2 固体表面吸附的研究
• 1.2.1 固体表面吸附机理
• 1.2.2 固体纳米材料表面吸附的研究
• 1.2.3 聚酰胺表面吸附的应用与研究
• 1.3 本课题的目的，内容及意义
• 1.3.1 课题目的及意义
• 1.3.2 课题研究内容
• 2 复合纳米纤维的制备'>第二章 PA6/PEO 以及PA6/TiO₂复合纳米纤维的制备
• 2.1 原料与仪器
• 2.2 PA6/PEO 同轴纳米纤维的制备
• 2.2.1 吸附法制备
• 2.2.2 溶胀法制备
• 2 复合纳米纤维的制备'>2.3 PA6/TiO₂复合纳米纤维的制备
• 2 溶胶的制备'>2.3.1 TiO₂溶胶的制备
• 2溶胶制备PA6/TiO₂ 复合纳米纤维'>2.3.2 通过TiO₂溶胶制备PA6/TiO₂复合纳米纤维
• 第三章 PA6/PEO 同轴纳米纤维膜的表征与性能测试
• 3.1 FTIR 分析
• 3.1.1 测试部分
• 3.1.2 结果分析
• 3.2 形貌结构表征
• 3.2.1 TEM 和SEM 观察
• 3.2.2 结果分析
• 3.3 DSC 分析
• 3.3.1 测试部分
• 3.3.2 结果分析
• 3.4 力学性能分析
• 3.4.1 测试部分
• 3.4.2 结果分析
• 3.5 本章小结
• 2复合纳米纤维膜的表征与性能测试'>第四章 PA6/TiO₂复合纳米纤维膜的表征与性能测试
• 2溶胶性能测定'>4.1 TiO₂溶胶性能测定
• 4.1.1 测试部分
• 4.1.2 结果分析
• 4.2 FTIR 分析
• 4.2.1 测试部分
• 4.2.2 结果分析
• 4.3 形貌结构表征
• 2 纳米纤维'>4.3.1 通过溶胶a 获得的PA6/TiO₂纳米纤维
• 2 纳米纤维'>4.3.2 通过溶胶b 获得的PA6/TiO₂纳米纤维
• 4.4 热稳定性能
• 4.4.1 测试部分
• 4.4.3 结果分析
• 4.5 光催化性能
• 4.5.1 引言
• 4.5.2 亚甲基蓝光催化实验
• 4.5.3 实验结果分析
• 4.6 力学性能
• 4.6.1 测试部分
• 4.6.2 实验结果
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 课题结论
• 5.2 课题展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文