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纳米纤维由于具有独特的结构和优越的性能,而受到人们广泛关注。基于在过滤催化,电子电器,生物医药和传感器等多个领域,人们对纳米纤维材料性能提出的更高要求和期望,利用静电纺丝的手段研究具有特殊结构的纳米纤维功能材料的可控制备方法,具有显著的科学价值。本文聚焦了聚酰亚胺和介孔二氧化硅两个材料体系的纳米纤维膜的制备方法和目标材料的性能研究,取得了了一系列有实用价值的结果。论文主要工作如下:
一、介孔二氧化硅纳米纤维制备中的结构控制及其用于活性染料吸附
选用PMMA/CHCl3为壳层溶液,二氧化硅凝胶为芯层溶液,结合同轴静电纺丝方法和溶剂挥发诱导自组装过程制备介孔二氧化硅纳米纤维膜。通过调节温度、湿度、壳层溶液浓度和芯层溶液硝酸含量,可控制备出孔径为2.5nm的高度有序的介孔二氧化硅纳米纤维膜。之后将此介孔二氧化硅氨基化,应用于活性黑5,活性蓝19和活性黄2的吸附试验,分别研究了pH值的影响,吸附动力学和吸附等温线。研究表明,在pH=3,反应时间为20min左右即可达到吸附平衡,且介孔材料对三种染料都有较高的吸附效率。
二、聚酰胺酸静电纺丝工艺和亚胺化过程的优化
以PMDA和ODA为单体合成聚酰胺酸,采用正交实验法研究了合成影响因素,得到了适于静电纺丝的聚酰胺酸溶液。将此溶液用于静电纺丝,分别研究了湿度,溶剂比,电压,以及射流速率对纳米纤维膜形貌和孔隙率的影响,得到形貌和孔隙率可控的聚酰胺酸纳米纤维膜。之后采用原位红外法研究不同的升温程序对聚酰亚胺纳米纤维膜亚胺化程度、热稳定性和拉伸强度的影响。成功的得到了一种高效的亚胺化程序,有效地提高了热亚胺化效率,同时改善了纳米纤维膜的热稳定性和拉伸强度。