磁场辅助静电纺丝制备PVP有序纳米纤维的研究

磁场辅助静电纺丝制备PVP有序纳米纤维的研究

作者:师大云端图书馆 时间:2018-01-01 分类:硕士论文 喜欢:3577
师大云端图书馆

【摘要】静电纺丝技术为一种简单、有效的制备纳米纤维的方法,成为近些年研究者们争相研究的热点课题。然而,由于静电纺丝过程中射流存在摆动不稳定性,只能收集到杂乱无章分布的纳米纤维,这大大地限制了纤维的应用。基于此,研究者们开发出了多种制备有序纳米纤维的方法,但均存在一定程度上的缺陷。本文采用磁场辅助静电纺丝法(MFAES)来制备PVP有序纳米纤维,以期通过控制纺丝工艺参数来制备出高取向的纳米纤维。本文首先对MFAES法的实验装置进行了简单的介绍,在此基础上对射流的受力和运动状态进行了分析,从理论的角度阐述了纤维有序的可能性,并通过高速摄像机对射流的运动过程进行了观察。然后,研究了溶液性质(溶液的浓度、LiCl添加量和溶剂等因素)对纤维形貌及有序度的影响,研究结果表明:(1)采用PVP/无水乙醇溶液研究溶液浓度对纤维形貌及有序度影响,得到随着溶液浓度增大,纤维的直径增大,分布变宽,有序度增大;综合考虑,选择12wt.%为最佳浓度;(2)通过在PVP/无水乙醇溶液中添加不同量的LiCl,研究了LiCl的添加量对纤维形貌及有序度的影响,发现LiCl的过量引入并不利于优化纤维形貌及有序度,随着LiCl添加量的增大,纤维均匀性及有序度均变差,纺丝过程中LiCl最佳添加量为0.4wt.%;(3)本文采用9种溶剂体系进行实验,发现无水乙醇、无水乙醇/DMF和丙酮/DMF三种溶剂体系为较优的体系,能够制备出形貌优良、有序度较高的纳米纤维。最后,研究了纺丝加工参数(磁场强度、磁铁间距、电压、接收距离、溶液流速及接收装置)对纤维形貌及有序度的影响,实验研究及分析结果表明:(1)随着磁场强度增大,纤维的直径不断减小,分布逐渐变宽,有序度先增大后保持不变,选定0.3T为最佳磁场强度;(2)随着磁铁间距增大,纤维的直径逐渐增大,分布先变宽后变窄,有序度先增大后减小,在磁铁间距为2.5cm时纤维的形貌较好,且有序度最高;(3)随着电压增大,纤维直径逐渐减小,分布先变宽后变窄,有序度先增大后减小,选定15kV为最佳电压值;(4)随着接收距离的增大,纤维的直径先增大后减小,均匀性逐渐变差,有序度先增大后减小,据分析15cm时纤维形貌及有序度相对最好;(5)流速过大时,纤维的均匀性会变差,因此不宜采用过高的流速进行实验,综合考虑1.0mL/h为最佳流速;(6)本文对MFAES装置进行简单改装后用于纺丝,发现纤维的形貌及有序度大大提高;并研究了铝箔板的宽度对纤维形貌及有序度的影响,发现铝箔板宽度为8cm时,纤维的形貌较好,有序度较高。
【作者】高艳芳;
【导师】张志毅;
【作者基本信息】中北大学,材料学,2014,硕士
【关键词】静电纺丝;磁场;参数;有序;

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