化學(xué)鍍銀聚丙烯腈納米纖維的制備及性能研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)復(fù)合納米纖維的研究越來(lái)越受到人們的重視，靜電紡絲是一種制備納米纖維的重要方法，運(yùn)用化學(xué)鍍的方法，可以制備出表面金屬化的納米纖維，顯著改善納米纖維的導(dǎo)電性能、電磁屏蔽性能等。化學(xué)鍍反應(yīng)不需要外加電流，可以直接利用還原劑將化學(xué)鍍液中的金屬離子還原到具有催化活性的纖維表面，在纖維表面形成牢固的金屬鍍層。
　　 本文選取兩種方法制備鍍銀的聚丙烯腈納米纖維，一種是利用靜電紡絲技術(shù)制備出了聚丙烯腈納米纖維，然后利用等離

2、子體粗化、氯化鈀活化的預(yù)處理之后對(duì)納米纖維進(jìn)行化學(xué)鍍銀，還有一種方法是利用在聚丙烯腈的紡絲液中摻雜硝酸銀，將硝酸銀還原為單質(zhì)銀，利用單質(zhì)銀的催化性能在納米纖維表面進(jìn)行化學(xué)鍍銀反應(yīng)。
　　 首先分析了化學(xué)鍍銀反應(yīng)能否進(jìn)行的理論基礎(chǔ)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，利用葡萄糖作為還原劑的化學(xué)鍍銀反應(yīng)的吉布斯自由能改變量△Gθf(wàn)為-323.65KJ/mol，說(shuō)明以葡萄糖為還原劑的化學(xué)鍍銀反應(yīng)是可以自發(fā)進(jìn)行的;此外，從電化學(xué)的角度分析，有氨水存在時(shí)，化學(xué)

3、鍍銀反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)為1.251V，也說(shuō)明了化學(xué)鍍銀反應(yīng)是可以自發(fā)進(jìn)行的。
　　 然后以靜電紡絲技術(shù)為基礎(chǔ)制備出了聚丙烯腈納米纖維，利用低溫氧氣等離子體處理為粗化手段，研究了不同粗化工藝對(duì)納米纖維吸附膠體鈀的能力以及化學(xué)鍍銀后納米纖維形貌的影響，當(dāng)?shù)入x子粗化處理的壓強(qiáng)為20Pa，功率為40W，處理時(shí)間為90S時(shí)，粗化纖維表面能夠吸附大塊團(tuán)聚狀的膠體鈀形成催化反應(yīng)的中心，得到鍍層形貌比較好的鍍銀納米纖維。當(dāng)氯化鈀濃度為0.2g/L

4、，氯化亞錫16g/L，鹽酸150ml/L，溫度30℃，時(shí)間為5min得到合適的敏化活化工藝。
　　 同時(shí)研究了采用在紡絲液中摻雜硝酸銀的方法，利用還原液還原纖維之后，在纖維表面形成單質(zhì)銀，替代傳統(tǒng)化學(xué)鍍中起催化作用的膠體鈀，直接在纖維表面進(jìn)行化學(xué)鍍銀的反應(yīng)。當(dāng)紡絲液中聚丙烯腈質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％時(shí)，適合在其中添加不同量的硝酸銀進(jìn)行紡絲，分別添加硝酸銀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％，4％，6％，8％等，根據(jù)還原液還原得到表面覆蓋有顆粒狀的單質(zhì)銀，在纖

5、維表面進(jìn)行化學(xué)鍍銀的反應(yīng)，當(dāng)紡絲液中摻雜硝酸銀的量越多時(shí)，得到的鍍銀纖維膜的形貌越好，導(dǎo)電性能越好。并進(jìn)一步研究了化學(xué)鍍銀的工藝，討論了pH值、絡(luò)合劑氨水的濃度對(duì)鍍層形貌和導(dǎo)電性能的研究，結(jié)果表明:當(dāng)pH值為13.0時(shí)，絡(luò)合劑氨水的濃度為100ml/L時(shí)，能夠得到表面形貌較好的鍍層，纖維的導(dǎo)電性能也較優(yōu)。
　　 進(jìn)一步地，對(duì)上述兩種方法制備得到的鍍銀聚丙烯腈納米纖維膜的各方面的性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)鍍銀后的纖維具有良好的導(dǎo)電性能、

6、抗菌性能、抗紫外性能和電磁波屏蔽性能等。在紡絲液中摻雜硝酸銀經(jīng)還原后化學(xué)鍍銀的纖維膜的各方面性能都是隨著紡絲液中摻雜硝酸銀的量增加而呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，而且，摻雜8％的硝酸銀最后化學(xué)鍍得到的纖維膜的性能也要明顯的優(yōu)于純聚丙烯腈粗化敏化之后化學(xué)鍍銀的納米纖維膜的性能。摻雜8％的硝酸銀最后得到的鍍銀纖維膜的導(dǎo)電性能顯著增加，電導(dǎo)率為19×102S·cm-1，對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌的典型代表大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率達(dá)到了100