靜電紡絲法制備聚丙烯腈基納米纖維紗及其預(yù)氧化.pdf

1、靜電紡絲技術(shù)是現(xiàn)階段一種制備數(shù)十到數(shù)百納米纖維的有效方法。所制備的纖維具有孔隙率高、比表面積大、吸附性能好等特性，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、紡織服裝、生物科學(xué)技術(shù)、環(huán)境工程、軍事及國防領(lǐng)域。傳統(tǒng)靜電紡絲技術(shù)制得的產(chǎn)品形式多為纖維無規(guī)排列的纖維氈，它們的力學(xué)性能、二次加工性都較差。連續(xù)的納米纖維紗線是靜電紡絲技術(shù)新的產(chǎn)品形式，它有效克服纖維氈以上缺陷的同時(shí)拓展了納米纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，制備連續(xù)納米纖維紗成為了當(dāng)前研究的焦點(diǎn)。
　　本文

2、針對(duì)聚丙烯腈/二甲基甲酰胺(PAN/DMF)溶液體系設(shè)計(jì)了新型動(dòng)態(tài)水浴—靜電紡納米纖維成紗裝置。比較不同工藝參數(shù)條件下制備的纖維紗特性，優(yōu)化了工藝條件，對(duì)選定工藝條件下制備的納米纖維紗進(jìn)行干熱處理、沸水拉伸、預(yù)氧化后，利用X射線衍射(XRD)、差示掃描量熱法(DSC)、掃描電子顯微鏡(SEM)等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行研究。
　　首先，在分析現(xiàn)有靜電紡絲裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)了新型動(dòng)態(tài)水浴—靜電紡納米纖維成紗裝置，成功制備了連續(xù)的聚

3、丙烯腈基納米纖維紗。本設(shè)計(jì)中的漏斗形纖維接收槽、水流降速槽、配對(duì)電極、多個(gè)噴絲頭等都有利于提高纖維取向度以及納米纖維紗的紡制效率。
　　其次，借助電子纖維強(qiáng)力儀、SEM研究了動(dòng)態(tài)水浴—靜電紡納米纖維成紗裝置制備的納米纖維紗外觀結(jié)構(gòu)、拉伸強(qiáng)力、纖維細(xì)度、結(jié)晶度和微觀形貌等特性。分析了聚合物濃度、紡絲電壓、接收距離、給液速率等因素對(duì)聚丙烯腈基納米纖維紗特性的影響。最終選定紡絲、成紗工藝參數(shù)為:PAN/DMF溶液濃度14wt％、接收距離

4、18 cm、紡絲電壓+35 KV、接收卷繞電壓-10KV。
　　最后，對(duì)選定工藝條件下制備的聚丙烯腈基納米纖維紗進(jìn)行干熱處理、沸水拉伸、預(yù)氧化，利用X射線衍射、DSC、SEM等表征手段分析了聚丙烯腈納米纖維紗在處理前后結(jié)構(gòu)性能的變化。研究表明，干熱處理會(huì)使單纖維直徑減小，結(jié)晶度下降，沸水拉伸能有效提高紗線拉伸斷裂強(qiáng)度，預(yù)氧化使纖維卷曲，脆性增大，強(qiáng)力降低。干熱處理及沸水拉伸后PAN纖維DSC曲線放熱峰溫度區(qū)間變寬，有助于PAN環(huán)化