静电纺丝制备聚酯无纺布及其亲水改性
发布时间：2021-09-22 14:37
聚酯材料和聚乙烯醇（PVA）均为应用领域非常广泛的高分子聚合物,疏水性的聚酯纤维主要包括聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纤维和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）纤维,其中PET纤维的力学性能强于PBT纤维,PBT纤维柔顺性优于PET纤维。本课题制备的无纺布拟应用于电池隔膜和生物过滤等领域,所以要求薄膜具有一定的力学性能与优异的亲水性,需要对聚酯薄膜进行改性。同时本论文利用静电纺丝技术分别制备了聚酯PBT纤维膜、聚酯PET/PBT共混纤维膜以及PBT/PVA复合纤维膜,运用扫描电子显微镜（SEM）、气体透气量/透气率测试仪、万能试验机、水接触角测试仪、红外光谱仪等仪器进行测试分析,分别探索了制备不同薄膜时的最佳纺丝工艺。静电纺丝制备聚酯PBT薄膜时,分别探索了纺丝液浓度、纺丝电压、纤维接收距离以及聚合物溶液推送速率等因素对静电纺丝过程的影响,摸索出最佳工艺为:纺丝液浓度18%,纺丝电压28kV,纤维接收距离6cm,纺丝液推送速率0.003mm/s。静电纺丝制备PET/PBT共混膜时,选用PET与PBT共混纺制,是为了提升聚酯PBT薄膜的抗拉伸性能,同时两者结构相似,共混状态良好。在此章实验中,...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的静电纺丝装备示意图
静电纺丝制备聚酯无纺布及其亲水改性3成的连续纤维都是杂乱无序的，取向性差，然而通过改进静电纺丝装置或者通过一些特殊的装置可获得有序排列的纤维[22]。同时静电纺丝装置水平或垂直放置对纺丝进程几乎没有影响，但对纤维的接收方向影响较大。图1-1典型的静电纺丝装备示意图1.2.3同轴静电纺丝传统的静电纺丝装置只有一个喷嘴，得到的纳米纤维膜一般就是光滑的实心结构，属于一级结构；不过改变喷嘴的设计，或者改进后续工艺可以得到纳米管、核壳结构等二级结构，可以有效地增大薄膜纤维的比表面积，具有更好的性能优势[23]。同轴纺丝就是在高压静电作用下，将共混纺丝液或者不同聚合物纺丝液共轴喷射经过同一个喷头/喷嘴出口，得到连续复合纤维的方法，该复合纤维具有核-壳结构。其喷头如图1-2所示：图1-2共轴纺丝喷丝头
静电纺丝制备聚酯无纺布及其亲水改性41.2.4多轴或多喷头静电纺丝多轴静电纺丝装置可以并列方式同时对多种聚合物溶液进行静电纺丝，其装置如图1-3所示，当每个注射器中装有不同的聚合物溶液时，得到的复合纤维膜含有多种组分，由于从喷头喷射而出的流体都带有相同的电荷，所以各个射流体之间会相互排斥，因此多轴静电纺丝的过程比单轴静电纺丝更加复杂。当此种装置中多个注射器里的聚合物为同一种物质时，可以提高生产效率，增加生产量，目前工业上普遍采取此种方式，实现产业化生产。图1-3多针头并列静电纺丝装置示意图[24]1.2.5静电纺丝的影响因素影响静电纺丝的因素有许多，大致可以分为三类：(a)过程控制参数：如电压强度，溶液推送速率，接收距离等；(b)纺丝液的性质：如纺丝液浓度，纺丝液粘度，溶液电导率以及溶剂挥发性等；(c)环境参数：如温度，湿度等[25]。纺丝电压对纤维形貌至关重要，它是纤维从喷头喷射，到达纤维接收板的动力[26]。Deitzel[27]等人发现，纤维的形态会随着纺丝电压的变化而发生变化，即纺丝电压可以调控纤维的直径，若电压过低会导致纤维有缺陷（如串珠现象等）甚至得不到纤维。聚合物溶液推送速率对静电纺丝制备纳米纤维膜影响很大。Megelski等人以PS纤维为例[28]，发现纤维的直径和孔径会随着推送速率的增大而增大，当推速过大时，射流体在电场中飞行的时间太短，纺丝液还未完全拉伸成丝便已收集在纤维接收装置上，会导致串珠结构的增加。接收距离对静电纺丝过程也有较大的影响。Buchko等人研究了纤维接收距离对尼龙纤维形态的影响[29]。实验证明，当接收距离较小时，纺丝液在喷射途中飞行时间较短，溶剂还未完全挥发，便和纺丝液一起达到接收装置上，从而导致串珠结构的产生。同时，SLPF纤维?
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电纺丝技术在药物领域的研究进展[J]. 梁梦迪,吕邵娃,李永吉. 合成纤维. 2020(03)
[2]无纺布行业:如何应对消费升级下的新机遇?[J]. 程醉. 中国纤检. 2018(04)
[3]静电纺丝制备空气过滤用抗分层聚酰胺66/聚丙烯腈/聚醚砜（PA-66/PAN/PES）三明治结构膜（英文）[J]. 张莹莹,康立娟,韩櫂濂,赵圣哲,赵晓冬,曹金山,程志强. 高等学校化学学报. 2017(06)
[4]Bi20TiO32/聚丙烯腈复合纳米纤维的制备及其对异丙隆的光催化降解性能[J]. 谢汝义,张琳萍,徐红,钟毅,隋晓锋,毛志平. 应用化学. 2017(06)
[5]聚偏氟乙烯膜亲水改性研究进展[J]. 张松峰,吴力立. 化工进展. 2016(08)
[6]涤纶表面亲水改性研究进展及其发展方向[J]. 代国亮,肖红,施楣梧. 纺织学报. 2015(08)
[7]聚四氟乙烯表面亲水改性研究进展[J]. 李栋. 塑料工业. 2011(S1)
[8]壳聚糖/聚酯聚醚型亲水整理剂[J]. 隋燕玲,李绍权,杨可盈,崔永珠. 印染. 2010(16)
[9]低温等离子体在聚四氟乙烯改性中的应用[J]. 陈冰,朱友水,王红卫. 化学工业与工程技术. 2006(04)
[10]聚合物的静电纺丝[J]. 李岩,黄争鸣. 高分子通报. 2006(05)
硕士论文
[1]加盐提高PVA静电纺丝纤维膜性能及利用PVA对聚酯纤维膜进行改性[D]. 赵玉明.北京化工大学 2013
[2]低温等离子体技术改性PET静电纺丝纤维薄膜[D]. 王仁权.北京化工大学 2012
[3]静电纺丝PET/PVA复合纳米纤维膜的制备及性能研究[D]. 吕梦青.北京化工大学 2012
本文编号：3403923
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的静电纺丝装备示意图
静电纺丝制备聚酯无纺布及其亲水改性3成的连续纤维都是杂乱无序的，取向性差，然而通过改进静电纺丝装置或者通过一些特殊的装置可获得有序排列的纤维[22]。同时静电纺丝装置水平或垂直放置对纺丝进程几乎没有影响，但对纤维的接收方向影响较大。图1-1典型的静电纺丝装备示意图1.2.3同轴静电纺丝传统的静电纺丝装置只有一个喷嘴，得到的纳米纤维膜一般就是光滑的实心结构，属于一级结构；不过改变喷嘴的设计，或者改进后续工艺可以得到纳米管、核壳结构等二级结构，可以有效地增大薄膜纤维的比表面积，具有更好的性能优势[23]。同轴纺丝就是在高压静电作用下，将共混纺丝液或者不同聚合物纺丝液共轴喷射经过同一个喷头/喷嘴出口，得到连续复合纤维的方法，该复合纤维具有核-壳结构。其喷头如图1-2所示：图1-2共轴纺丝喷丝头
静电纺丝制备聚酯无纺布及其亲水改性41.2.4多轴或多喷头静电纺丝多轴静电纺丝装置可以并列方式同时对多种聚合物溶液进行静电纺丝，其装置如图1-3所示，当每个注射器中装有不同的聚合物溶液时，得到的复合纤维膜含有多种组分，由于从喷头喷射而出的流体都带有相同的电荷，所以各个射流体之间会相互排斥，因此多轴静电纺丝的过程比单轴静电纺丝更加复杂。当此种装置中多个注射器里的聚合物为同一种物质时，可以提高生产效率，增加生产量，目前工业上普遍采取此种方式，实现产业化生产。图1-3多针头并列静电纺丝装置示意图[24]1.2.5静电纺丝的影响因素影响静电纺丝的因素有许多，大致可以分为三类：(a)过程控制参数：如电压强度，溶液推送速率，接收距离等；(b)纺丝液的性质：如纺丝液浓度，纺丝液粘度，溶液电导率以及溶剂挥发性等；(c)环境参数：如温度，湿度等[25]。纺丝电压对纤维形貌至关重要，它是纤维从喷头喷射，到达纤维接收板的动力[26]。Deitzel[27]等人发现，纤维的形态会随着纺丝电压的变化而发生变化，即纺丝电压可以调控纤维的直径，若电压过低会导致纤维有缺陷（如串珠现象等）甚至得不到纤维。聚合物溶液推送速率对静电纺丝制备纳米纤维膜影响很大。Megelski等人以PS纤维为例[28]，发现纤维的直径和孔径会随着推送速率的增大而增大，当推速过大时，射流体在电场中飞行的时间太短，纺丝液还未完全拉伸成丝便已收集在纤维接收装置上，会导致串珠结构的增加。接收距离对静电纺丝过程也有较大的影响。Buchko等人研究了纤维接收距离对尼龙纤维形态的影响[29]。实验证明，当接收距离较小时，纺丝液在喷射途中飞行时间较短，溶剂还未完全挥发，便和纺丝液一起达到接收装置上，从而导致串珠结构的产生。同时，SLPF纤维?
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电纺丝技术在药物领域的研究进展[J]. 梁梦迪,吕邵娃,李永吉. 合成纤维. 2020(03)
[2]无纺布行业:如何应对消费升级下的新机遇?[J]. 程醉. 中国纤检. 2018(04)
[3]静电纺丝制备空气过滤用抗分层聚酰胺66/聚丙烯腈/聚醚砜（PA-66/PAN/PES）三明治结构膜（英文）[J]. 张莹莹,康立娟,韩櫂濂,赵圣哲,赵晓冬,曹金山,程志强. 高等学校化学学报. 2017(06)
[4]Bi20TiO32/聚丙烯腈复合纳米纤维的制备及其对异丙隆的光催化降解性能[J]. 谢汝义,张琳萍,徐红,钟毅,隋晓锋,毛志平. 应用化学. 2017(06)
[5]聚偏氟乙烯膜亲水改性研究进展[J]. 张松峰,吴力立. 化工进展. 2016(08)
[6]涤纶表面亲水改性研究进展及其发展方向[J]. 代国亮,肖红,施楣梧. 纺织学报. 2015(08)
[7]聚四氟乙烯表面亲水改性研究进展[J]. 李栋. 塑料工业. 2011(S1)
[8]壳聚糖/聚酯聚醚型亲水整理剂[J]. 隋燕玲,李绍权,杨可盈,崔永珠. 印染. 2010(16)
[9]低温等离子体在聚四氟乙烯改性中的应用[J]. 陈冰,朱友水,王红卫. 化学工业与工程技术. 2006(04)
[10]聚合物的静电纺丝[J]. 李岩,黄争鸣. 高分子通报. 2006(05)
硕士论文
[1]加盐提高PVA静电纺丝纤维膜性能及利用PVA对聚酯纤维膜进行改性[D]. 赵玉明.北京化工大学 2013
[2]低温等离子体技术改性PET静电纺丝纤维薄膜[D]. 王仁权.北京化工大学 2012
[3]静电纺丝PET/PVA复合纳米纤维膜的制备及性能研究[D]. 吕梦青.北京化工大学 2012
本文编号：3403923
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