化學鍍銀聚丙烯腈納米纖維的制備及性能研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，對復合納米纖維的研究越來越受到人們的重視，靜電紡絲是一種制備納米纖維的重要方法，運用化學鍍的方法，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電性能、電磁屏蔽性能等。化學鍍反應不需要外加電流，可以直接利用還原劑將化學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、氯化鈀活化的預處理之后對納米纖維進行化學鍍銀，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銀，利用單質銀的催化性能在納米纖維表面進行化學鍍銀反應。
　　 首先分析了化學鍍銀反應能否進行的理論基礎，在標準狀態(tài)下，利用葡萄糖作為還原劑的化學鍍銀反應的吉布斯自由能改變量△Gθf為-323.65KJ/mol，說明以葡萄糖為還原劑的化學鍍銀反應是可以自發(fā)進行的;此外，從電化學的角度分析，有氨水存在時，化學

3、鍍銀反應的標準電動勢為1.251V，也說明了化學鍍銀反應是可以自發(fā)進行的。
　　 然后以靜電紡絲技術為基礎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納米纖維吸附膠體鈀的能力以及化學鍍銀后納米纖維形貌的影響，當?shù)入x子粗化處理的壓強為20Pa，功率為40W，處理時間為90S時，粗化纖維表面能夠吸附大塊團聚狀的膠體鈀形成催化反應的中心，得到鍍層形貌比較好的鍍銀納米纖維。當氯化鈀濃度為0.2g/L

4、，氯化亞錫16g/L，鹽酸150ml/L，溫度30℃，時間為5min得到合適的敏化活化工藝。
　　 同時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銀，替代傳統(tǒng)化學鍍中起催化作用的膠體鈀，直接在纖維表面進行化學鍍銀的反應。當紡絲液中聚丙烯腈質量分數(shù)為12％時，適合在其中添加不同量的硝酸銀進行紡絲，分別添加硝酸銀質量分數(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銀，在纖

5、維表面進行化學鍍銀的反應，當紡絲液中摻雜硝酸銀的量越多時，得到的鍍銀纖維膜的形貌越好，導電性能越好。并進一步研究了化學鍍銀的工藝，討論了pH值、絡合劑氨水的濃度對鍍層形貌和導電性能的研究，結果表明:當pH值為13.0時，絡合劑氨水的濃度為100ml/L時，能夠得到表面形貌較好的鍍層，纖維的導電性能也較優(yōu)。
　　 進一步地，對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行了研究，發(fā)現(xiàn)鍍銀后的纖維具有良好的導電性能、

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，而且，摻雜8％的硝酸銀最后化學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電性能顯著增加，電導率為19×102S·cm-1，對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌的典型代表大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率達到了100