论文部分内容阅读
静电纺丝技术是利用高静电场力使高分子喷射射流拉伸形成纳米纤维,其操作简单方便,能够直接制备形貌尺寸可控的1维连续纳米纤维材料,且高分子电纺纤维不仅拥有大的比表面积、高的孔隙率,同时还具有良好机械性能,在生物医学、能源、环境等领域都展现出良好的应用前景。本论文建立在静电纺丝技术基础上,成功制备了ZIF-8/PAN纳米纤维复合膜材料并用于重金属脱除,解决了电纺纤维膜的处理能力低的问题；同时,探索了高分子聚芳醚腈酮(PPENK)的可纺性并制备出了高热稳定性的纳米纤维膜材料。详细内容如下：以高孔隙率的电纺PAN纳米纤维膜为基底,在碱性环境下对纤维膜进行水解改性,接着通过原位合成的方式成功制备了ZIF-8/PAN复合纳米纤维膜材料,该复合纤维膜在重金属处理上表现出良好的脱除效果。调节制膜工艺条件发现PAN水解时间为1h,聚对苯乙烯磺酸钠浓度为0.3wt.%的双层膜是最佳的重金属处理复合纤维膜,脱除效率和通量分别高达99.5%和 2.61 X 104 Lm-2h-1MPa-1。同时,复合纤维膜还表现出了良好的普适性和再生性。对比负载ZIF-8颗粒前后电纺纤维膜的重金属脱除能力,发现复合后膜的处理能力是复合前的3倍,实验结果表明这种复合方式能有效的解决电纺纤维膜在重金属脱除上处理能力低的问题。电纺纤维膜具有大比表、高孔隙率和组成纤维尺寸小的优势被用于各个领域,但是鲜有关于耐高温电纺纤维膜材料的报道,这是因为电纺前驱体中很少有兼具热稳定性和可纺性的高分子材料。本章通过调节新型热稳定性树脂材料PPENK溶液的浓度探索了PPENK的可纺性,并成功制备了电纺PPENK纳米纤维膜材料。使用扫面电镜(SEM)和傅里叶红外(FTIR)表征观察电纺PPENK纤维的微观形貌和结构；通过微差热扫描(DSC)、热重(TG)表征发现电纺PPENK纤维膜具有较高的玻璃化转化温度和分解温度,分别为285℃和500℃；在290℃高温下固化使电纺PPENK纤维之间发生交联形成3维的网状结构,拉力测试表明固化后电纺纤维膜的拉伸强度提高为原来的6倍达到了6.3 MPa。优异的热稳定性和良好的机械性使得电纺PPENK纳米纤维膜在高温高压的苛刻环境中具有巨大应用潜力。