聚丙烯腈纳米纤维膜的压电性能研究
发布时间：2021-06-23 13:09
PAN具有两种分子构象,为平面锯齿构象和螺旋棒状构象。其在日常生活中广泛被用于过滤材料和吸附材料。最近研究发现其具有较高的偶极矩（3.5D）,具备了作聚合物压电材料的潜质。因此本文选用PAN为原料对其分子构象及压电性能进行研究。第二章首先制备7%,9%,11%,13%,15%浓度（wt%）的PAN纳米纤维膜,对其纳米纤维膜压电性能进行对比。研究发现不同浓度制备PAN纳米纤维膜的压电性不同,当PAN的浓度为11%时,其压电性达最大值。在7%和到11%的范围内,随着PAN浓度的增加其平面锯齿构象逐渐增加,压电性能也在相对增大。在11%到15%的范围内,随着PAN浓度的增加其平面锯齿构象逐渐减少,压电性能也在相对减少。然后制备不同转速的PAN纳米纤维膜,对其纳米纤维膜压电性能进行分析对比。研究发现不同转速所得到的PAN纳米纤维膜的压电性能是不同的,在转速为1200r/min时PAN纳米纤维膜的压电性能达到最好,此时平面锯齿构象较多。第三章制备含不同浓度（wt%）碳纳米管的MWCNT/PAN复合纳米纤维膜以及1 0%PAN纳米纤维膜,对其纳米纤维膜进行分析对比。碳纳米管的加入使得PAN纳米纤维...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２均聚ＰＡＮ大分子结构??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ?ＰＡＮ?ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??
２．?２．?１．１静电纺丝装置??本课题组采用长沙纳仪仪器科技有限公司生产的第四代桌面型纺丝机制备??ＰＡＮ纳米纤维压电薄膜（图２－１），该静电纺丝装置主要是由高压直流发生器、??电动机、纺丝液注射泵、转轴电机、喷丝装置、转速控制仪和接收辊筒组成。各??个装置既独立又统一，协调一致地完成静电纺丝，保证其纺丝过程顺利进行。??１?Ｌ注射器??－Ｓｙｒｉｎｇｅ???｜?Ｉ??／二士射流??：．ｊｔｆｅｉ？?：Ｊｅｙ??Ｐｏｗｅｒ??图２－１静电纺丝装置工作原理示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ??１２??
数据在一定的范围内可以接受（０．０２Ｖ－０．１Ｖ）。??为了更加直接的了解ＰＡＮ纳米纤维膜的压电性能，本课题采用自制的压电??测试装置（如图２－２所示）来测试ＰＡＮ纳米纤维膜样品，从而更方便进行对ＰＡＮ??纳米纤维膜的研宄。（实验室自制压电测试仪主要由线性滑台、重力传感器、控??制器、电化学工作站和计算机组成）。??电压装罝???Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｅｖｉｃｅ??电化学工作站??Ｉ?Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ??幽?ｊｒｉｍａｗｎｙ?ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ??！｜?５?二二??Ｌ－＾＝＝７｜?电脑??ｃｏｍｐｕｔｅｒ???—Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?ｉ?．?．３??■Ｖ控制器?一＾￣??图２－２压电测试仪图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｔｅｓｔｅｒ?ｄｉａｇｒａｍ??２．?２．?２试样制备??（１）不同浓度纳米纤维膜的制备：取一定量干燥后的ＰＡＮ粉末和ＤＭＦ溶??液倒入锥形瓶中混合，配制浓度（ｗｔ％）为７％，?９％，１１％，１３％和１５％的聚丙??烯腈纺丝液，在混合后的溶液中放入磁力转子然后用保鲜膜密封，防止外界环境??对其的干扰。将锥形瓶放入恒温水浴锅中，进行磁力搅拌。使用长沙纳仪仪器科??技有限公司生产的第四代桌面型纺丝机进行纺丝。设置参数：纺丝液流速设置为??７（〇Ｌ／ｍｉｎ；纺丝电压设置为２２±０．５ｋＶ；距离设置为１２±ｌｃｍ；转速设置为ｌＯＯＯｒｐｍ。??通过调节纺丝时长来控制纳米纤维膜的厚度
【参考文献】：
期刊论文
[1]PAN/BaTiO3电纺纤维膜的制备及其压电性能[J]. 王闻宇,程茂芸,金欣,林童. 天津工业大学学报. 2017(03)
[2]静电纺丝法制备聚偏氟乙烯（PVDF）及其复合纳米纤维的应用与发展前景[J]. 朱丹华,王文利,李志平,余坤明,陈晶. 功能材料. 2016(08)
[3]PVDF压电薄膜特性研究及其在装备状态监测中的应用[J]. 靳莹,徐海威. 机械工程师. 2014(03)
[4]分析配网电力工程技术问题[J]. 李珩. 低碳世界. 2013(16)
[5]压电效应及其在材料方面的应用[J]. 阎瑾瑜. 数字技术与应用. 2011(01)
[6]压电材料的制备应用及其研究现状[J]. 何超,陈文革. 功能材料. 2010(S1)
[7]压电材料的研究和应用现状[J]. 裴先茹,高海荣. 安徽化工. 2010(03)
[8]压电材料的发展与展望[J]. 黄国平,李百明,肖勇,邱萍. 科技广场. 2010(01)
[9]聚丙烯腈纤维改性技术及其应用[J]. 王强,封严. 合成纤维. 2010(01)
[10]压电材料的研究发展方向和现状[J]. 盖学周. 中国陶瓷. 2008(05)
博士论文
[1]几种高温压电晶体的生长及其性能研究[D]. 申传英.山东大学 2015
[2]PVDF基介电复合膜的研究[D]. 匡锡文.北京化工大学 2013
[3]二次锂电池用硫基复合正极材料的研究[D]. 尹利超.上海交通大学 2012
[4]压电材料结构优化控制方法及结构屈曲优化设计[D]. 赵国忠.大连理工大学 2001
硕士论文
[1]聚丙烯腈基碳纤维原丝在制备过程中微观结构变化规律研究[D]. 孙立昊.长春工业大学 2015
[2]静电纺聚偏氟乙烯纳米纤维膜压电性能研究[D]. 王旋.东华大学 2015
[3]静电纺载药串珠纤维形态和尺寸的可控性研究[D]. 张媛.东华大学 2015
[4]聚丙烯腈基碳纤维原丝微观结构与性能研究[D]. 唐海通.长春工业大学 2014
[5]BaTiO3粉体的溶胶凝胶—水热法合成及其表征[D]. 王文文.中国海洋大学 2013
[6]静电纺再生丝素纤维的化学交联改性[D]. 刘蓉.苏州大学 2011
[7]新型含三氟甲基聚芳酰胺、聚芳醚酮、聚芳酯和聚芳酯酰胺的合成与性能研究[D]. 裴学良.江西师范大学 2009
[8]碳纳米管在聚合物中的应用及性能研究[D]. 刘俊峰.南昌大学 2008
[9]Mn2O3纳米纤维的制备表征及其物性研究[D]. 孙新丽.东北师范大学 2008
[10]静电纺丝技术制备二氧化钛纳米材料与表征[D]. 李志国.长春理工大学 2008
本文编号：3244998
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２均聚ＰＡＮ大分子结构??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ?ＰＡＮ?ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??
２．?２．?１．１静电纺丝装置??本课题组采用长沙纳仪仪器科技有限公司生产的第四代桌面型纺丝机制备??ＰＡＮ纳米纤维压电薄膜（图２－１），该静电纺丝装置主要是由高压直流发生器、??电动机、纺丝液注射泵、转轴电机、喷丝装置、转速控制仪和接收辊筒组成。各??个装置既独立又统一，协调一致地完成静电纺丝，保证其纺丝过程顺利进行。??１?Ｌ注射器??－Ｓｙｒｉｎｇｅ???｜?Ｉ??／二士射流??：．ｊｔｆｅｉ？?：Ｊｅｙ??Ｐｏｗｅｒ??图２－１静电纺丝装置工作原理示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ??１２??
数据在一定的范围内可以接受（０．０２Ｖ－０．１Ｖ）。??为了更加直接的了解ＰＡＮ纳米纤维膜的压电性能，本课题采用自制的压电??测试装置（如图２－２所示）来测试ＰＡＮ纳米纤维膜样品，从而更方便进行对ＰＡＮ??纳米纤维膜的研宄。（实验室自制压电测试仪主要由线性滑台、重力传感器、控??制器、电化学工作站和计算机组成）。??电压装罝???Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｅｖｉｃｅ??电化学工作站??Ｉ?Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ??幽?ｊｒｉｍａｗｎｙ?ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ??！｜?５?二二??Ｌ－＾＝＝７｜?电脑??ｃｏｍｐｕｔｅｒ???—Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?ｉ?．?．３??■Ｖ控制器?一＾￣??图２－２压电测试仪图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｔｅｓｔｅｒ?ｄｉａｇｒａｍ??２．?２．?２试样制备??（１）不同浓度纳米纤维膜的制备：取一定量干燥后的ＰＡＮ粉末和ＤＭＦ溶??液倒入锥形瓶中混合，配制浓度（ｗｔ％）为７％，?９％，１１％，１３％和１５％的聚丙??烯腈纺丝液，在混合后的溶液中放入磁力转子然后用保鲜膜密封，防止外界环境??对其的干扰。将锥形瓶放入恒温水浴锅中，进行磁力搅拌。使用长沙纳仪仪器科??技有限公司生产的第四代桌面型纺丝机进行纺丝。设置参数：纺丝液流速设置为??７（〇Ｌ／ｍｉｎ；纺丝电压设置为２２±０．５ｋＶ；距离设置为１２±ｌｃｍ；转速设置为ｌＯＯＯｒｐｍ。??通过调节纺丝时长来控制纳米纤维膜的厚度
【参考文献】：
期刊论文
[1]PAN/BaTiO3电纺纤维膜的制备及其压电性能[J]. 王闻宇,程茂芸,金欣,林童. 天津工业大学学报. 2017(03)
[2]静电纺丝法制备聚偏氟乙烯（PVDF）及其复合纳米纤维的应用与发展前景[J]. 朱丹华,王文利,李志平,余坤明,陈晶. 功能材料. 2016(08)
[3]PVDF压电薄膜特性研究及其在装备状态监测中的应用[J]. 靳莹,徐海威. 机械工程师. 2014(03)
[4]分析配网电力工程技术问题[J]. 李珩. 低碳世界. 2013(16)
[5]压电效应及其在材料方面的应用[J]. 阎瑾瑜. 数字技术与应用. 2011(01)
[6]压电材料的制备应用及其研究现状[J]. 何超,陈文革. 功能材料. 2010(S1)
[7]压电材料的研究和应用现状[J]. 裴先茹,高海荣. 安徽化工. 2010(03)
[8]压电材料的发展与展望[J]. 黄国平,李百明,肖勇,邱萍. 科技广场. 2010(01)
[9]聚丙烯腈纤维改性技术及其应用[J]. 王强,封严. 合成纤维. 2010(01)
[10]压电材料的研究发展方向和现状[J]. 盖学周. 中国陶瓷. 2008(05)
博士论文
[1]几种高温压电晶体的生长及其性能研究[D]. 申传英.山东大学 2015
[2]PVDF基介电复合膜的研究[D]. 匡锡文.北京化工大学 2013
[3]二次锂电池用硫基复合正极材料的研究[D]. 尹利超.上海交通大学 2012
[4]压电材料结构优化控制方法及结构屈曲优化设计[D]. 赵国忠.大连理工大学 2001
硕士论文
[1]聚丙烯腈基碳纤维原丝在制备过程中微观结构变化规律研究[D]. 孙立昊.长春工业大学 2015
[2]静电纺聚偏氟乙烯纳米纤维膜压电性能研究[D]. 王旋.东华大学 2015
[3]静电纺载药串珠纤维形态和尺寸的可控性研究[D]. 张媛.东华大学 2015
[4]聚丙烯腈基碳纤维原丝微观结构与性能研究[D]. 唐海通.长春工业大学 2014
[5]BaTiO3粉体的溶胶凝胶—水热法合成及其表征[D]. 王文文.中国海洋大学 2013
[6]静电纺再生丝素纤维的化学交联改性[D]. 刘蓉.苏州大学 2011
[7]新型含三氟甲基聚芳酰胺、聚芳醚酮、聚芳酯和聚芳酯酰胺的合成与性能研究[D]. 裴学良.江西师范大学 2009
[8]碳纳米管在聚合物中的应用及性能研究[D]. 刘俊峰.南昌大学 2008
[9]Mn2O3纳米纤维的制备表征及其物性研究[D]. 孙新丽.东北师范大学 2008
[10]静电纺丝技术制备二氧化钛纳米材料与表征[D]. 李志国.长春理工大学 2008
本文编号：3244998
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