整體式電紡納米纖維膜的制備與應(yīng)用研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文整體式電紡納米纖維膜的制備與應(yīng)用研究PreparationandApplicationofMonolithicElectrospunNanofibrousMembraneanousembrane學(xué)號：21307119完成日期：201605—27大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要靜電紡絲技術(shù)是利用高靜電場力使高分子噴射射流拉伸形成納米纖維，其操作簡單方便，能夠直接制

2、備形貌尺寸可控的l維連續(xù)納米纖維材料，且高分子電紡纖維不僅擁有大的比表面積、高的孔隙率，同時(shí)還具有良好機(jī)械性能，在生物醫(yī)學(xué)、能源、環(huán)境等領(lǐng)域都展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。本論文建立在靜電紡絲技術(shù)基礎(chǔ)上，成功制備了ZIF8／PAN納米纖維復(fù)合膜材料并用于重金屬脫除，解決了電紡纖維膜的處理能力低的問題；同時(shí)，探索了高分子聚芳醚腈酮(PPENK)的可紡性并制備出了高熱穩(wěn)定性的納米纖維膜材料。詳細(xì)內(nèi)容如下：以高孔隙率的電紡PAN納米纖維膜為基底，在堿

3、性環(huán)境下對纖維膜進(jìn)行水解改性，接著通過原位合成的方式成功制備了ZIF8／PAN復(fù)合納米纖維膜材料，該復(fù)合纖維膜在重金屬處理上表現(xiàn)出良好的脫除效果。調(diào)節(jié)制膜工藝條件發(fā)現(xiàn)PAN水解時(shí)間為lh，聚對苯乙烯磺酸鈉濃度為03叭％的雙層膜是最佳的重金屬處理復(fù)合纖維膜，脫除效率和通量分別高達(dá)995％和261104Lm2h1MPal。同時(shí)，復(fù)合纖維膜還表現(xiàn)出了良好的普適性和再生性。對比負(fù)載ZIF8顆粒前后電紡纖維膜的重金屬脫除能力，發(fā)現(xiàn)復(fù)合后膜的處理能

4、力是復(fù)合前的3倍，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種復(fù)合方式能有效的解決電紡纖維膜在重金屬脫除上處理能力低的問題。電紡纖維膜具有大比表、高孔隙率和組成纖維尺寸小的優(yōu)勢被用于各個領(lǐng)域，但是鮮有關(guān)于耐高溫電紡纖維膜材料的報(bào)道，這是因?yàn)殡娂徢膀?qū)體中很少有兼具熱穩(wěn)定性和可紡性的高分子材料。本章通過調(diào)節(jié)新型熱穩(wěn)定性樹脂材料PPENK溶液的濃度探索了PPENK的可紡性，并成功制備了電紡PPENK納米纖維膜材料。使用掃面電鏡(SEM)和傅里葉紅外(FT瓜)表征觀察電紡

5、PPENK纖維的微觀形貌和結(jié)構(gòu)；通過微差熱掃描(DSC)、熱重(TG)表征發(fā)現(xiàn)電紡PPENK纖維膜具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度和分解溫度，分別為285oC和500oC；在290oC高溫下固化使電紡PPENK纖維之間發(fā)生交聯(lián)形成3維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，拉力測試表明固化后電紡纖維膜的拉伸強(qiáng)度提高為原來的6倍達(dá)到了63MPa。優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和良好的機(jī)械性使得電紡PPENK納米纖維膜在高溫高壓的苛刻環(huán)境中具有巨大應(yīng)用潛力。關(guān)鍵詞：靜電紡絲；復(fù)合纖維膜；重金