聚合物TiO2杂化电纺微纳米纤维制备开题报告

《聚合物TiO2杂化电纺微纳米纤维制备开题报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、开题报告聚合物/TiO2杂化电纺微纳米纤维制备一、选题的背景、意义电纺丝(Electrospinning)是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场中的喷射作用进行纺丝加工的工艺。近年来，电纺丝作为一种可制备超细纤维的新型加工方法，引起了广泛的关注。由电纺丝加工得到的纤维产品称为电纺纤维(Electrospunfiber)。其最大的特点是直径范围一般在3nm-5um，比常规方法制得的纤维直径小几个数量级。电纺纤维无纺布孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大，在功能材料领域有着广阔的应用前景。目前，在纳米复

2、合材料、传感器、伤口敷料、膜分离以及组织工程等领域，电纺纤维都得到了广泛的应用。目前国外对电纺丝的研究发展迅速，成果也非常多．而国内的相关研究正处于起步阶段。电纺丝技术是目前制备纳米纤维最重要的基本方法，以聚乙烯醇PVA为基体，以水为溶剂，采用静电纺丝技术首次制得TiO2：纳米纤维材料。史铁钧等用溶胶、凝胶法制备了不同二氧化硅含量的PVA／SiO2：杂化电纺纤维膜，并分析了纤维膜结构形态的形成机理。用溶胶一凝胶法和电纺法制备了PVA／SiO2：TiO2：杂化电纺纤维膜，并对其形貌、结构与性能进行了研究，探讨了不同

3、反应条件对电纺纤维分散形态和尺寸的影响，并对其稳定性和耐水性进行研究。20世纪90年代后期，科学家们对于纳米纤维制备及应用的研究达到高潮，开发了一系列制备聚合物纳米纤维的方法,如纺丝、模板合成法、相分离法、自组装法以及静电纺丝法等。与上述方法相比，静电纺制备聚合物纳米纤维具有设备简单、操作容易以及高效等特点，因此它被认为是制备聚合物连续纳米纤维最有效的方法。而静电纺丝理论研究对于深入研究静电纺丝过程具有重要意义。二、相关研究的最新成果及动态1.静电纺丝的发展历程[7]1966年，Simons[22]申请了由静电纺

4、丝法制备超薄、超轻无纺布织物的专利。1981年Larrondo等[23]叫对聚乙烯和聚丙烯进行了熔融静电纺丝的研究。2000年，Spivak等[24]纠首次采用流体动力学描述静电纺丝过程，并且提出了静电纺丝的工艺参数，所建立的喷射流的数学模型，发现与实验观察具有很好的吻合。2001年，Deitzel等[25]纠系统研究了静电纺丝过程参数如电压和溶液浓度等对聚氧乙烯超细纤维外观形貌的影响。Megelski等[26]研究了静电纺丝超细纤维的小孔结构和表面化学性能。8吴大诚等[9]新近发展了静电纺丝法，开发了一种新型的

5、静电纺丝装置，即气流／静电纺丝装置。在喷丝头上增加了供气系统，利用气流拉伸和静电力拉伸的共同作用，提高纳米纤维制备的可控性和产量。该法的产量是标准静电纺丝的几倍甚至几十倍。Yarin和Zussman[27]副研究了一种自喷射多股纳米纤维的静电纺丝新方法，将一个分层溶液体系放置于由永久性磁铁或线圈形成的垂直磁场中，聚合物溶液喷射后经过电场的强力拉伸，不稳定性的弯曲和溶剂挥发后最终在上方的反电极表面形成固体纳米纤维沉淀。2004年，捷克利贝雷茨技术大学与爱勒马可公司合作生产的纳米纤维静电纺丝机问世[12]。据称该机是

6、世界上首台纳米纤维纺丝机，可大规模低成本生产纳米纤维材料，市场前景看好。2.国内外对静电纺丝的研究现状[2]当前，静电纺丝已经成为纳米纤维的主要制备方法之一。对静电纺丝的研究涉及到很多方面，1995年，X．Fang等人通过分流喷射的静电纺丝技术制备了直径在50--80nmDNA纳米纤维；1999年，Kim．J．S．等人采用了辊筒收集装置，制备了直径约300nm聚苯并咪唑(PBI)纳米纤维，且所得纤维毡具有一定取向度。另外，不同的聚合物溶液及工艺参数，所得纤维形状也呈多样性。对于静电纺丝过程喷射流形成与控制的机理研

7、究也逐步展开：Stephens等人通过拉曼光谱分析纤维形成过程，对静电纺丝过程中聚合物结构变化有了一定了解；Spivak、Yarin等人利用电流体动力学理论阐述了喷射流弯曲不稳定及泰勒圆锥的形成等喷射过程，试图发现影响纤维形成的因素；Holman等人则用流体动力学模型较系统地分析了喷射流不稳定性，并通过调节电纺丝过程参数来控制喷射流形成，进而控制纤维的直径与取向度。静电纺丝过程中静电压与溶液浓度对形成纤维直径与形态有很大影响，而这两参数的变化将直接影响到喷射头孔径、接收距离、溶液粘度、电导率等工艺参数的调整，如何

8、合理控制静电纺丝过程是实现其应用的关键，在这方面，我国纺织科学研究院张锡玮等人也进行了小试，中科院长春应化所、东华大学等单位也在逐渐开展这方面的工作。从国外研究现状来看，近几年来对静电纺丝制备纳米纤维的研究热点已有原来纺丝介质及工艺参数的探索发展到纺丝过程的理论分析及所得纤维应用等方面。可见静电纺丝技术已受到越来越多的重视。欧洲、亚洲的好多国家也开始了此方面的研究工作。对