静电纺丝法制备疏水性ZnO微纳米纤维膜

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由于超疏水材料表面具有防雪、防雾、防水、防腐蚀、防污染、抗氧化、抗粘连、防电流传导以及自清洁等重要特点,在日常生活、国防和众多工业领域都有着广泛的应用前景。超疏水表面的制各方法有:浸渍提拉法、LBL自组装技术、电化学法、静电纺丝法、相分离法、溶胶-凝胶法、模板挤压法等。静电纺丝法制备超疏水表面工艺简单、疏水性能较好。采用静电纺丝制备纤维膜,可以得到相互交错排列、分布均匀的纤维,且纤维膜中有许多孔隙。作为一种制备纳米纤维的方法,具有孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大等优点,且生产工艺比较简单。  本文采用静电纺丝法制备了疏水性ZnO微纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、接触角/界面张力仪等手段对纤维膜的形貌、烧结后样品的晶体结构、接触角进行了表征及分析,并且研究了纺丝电压、PVA浓度及收集距离对纤维形貌及直径的影响,测量了不同参数下纤维膜的接触角,通过建立模型论证了接触角与纤维直径之间的关系。  结果表明:在PVA浓度为10%、推进速率为0.5mL/h、收集距离为12cm时,纺丝电压在21-30kV范围内,随着电压的升高,纤维直径先减小后增大,当电压为27kV时得到的ZnO纤维的平均直径为324nm,此时纤维的分布比较均匀;在PVA浓度为10%、电压为27kV、推进速率为0.5mL/h时,收集距离在8-14cm范围内,随着收集距离的减小纤维直径先减小后增大,当收集距离为10cm时,ZnO纤维的平均直径最小,分布较集中;在电压为27kV、推进速率为0.5mL/h、收集距离为12cm时,PVA浓度在8%-12%范围内,ZnO纤维的直径随着PVA浓度的增加而增大,当PVA浓度为8%时,纤维的直径分布较均匀,此时纤维的平均直径为183nm。对实验中不同电纺参数下制备出的ZnO微纳米纤维膜进行接触角的测量,推测出接触角的大小与纤维直径之间的关系:纤维直径越小,接触角越大,并通过模型的建立给出了两者的关系。对纺丝电压为27kV、PVA浓度为8%、收集距离为10cm的条件下制备的ZnO纤维膜进行FAS溶液的表面处理,处理前后的接触角从123°增大到151°。
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