变色响应聚丙烯腈纳米纤维膜的性能研究.pdf

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1、ｉＤＨｉＪ豕畢Ａｆ圓损工学位它文■学术学位ＤＯＮＧＨＵＡＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮＪ论文题目：变色响应聚丙婦腊纳米纤维膜的性能研究（堂科专业：＇：研究方向倪安琪作者姓名：２１４０１１２；学号：＊覃小红指导老师：２０１７年１月完成日期：？东华代码：10255学号：2140112东华大学硕士学位论文MasterDissertationofDonghuaUniversity变色响应聚丙烯腈纳米纤维膜的性能研究ResearchofGasochromicPANNan

2、ofiberMembranes学科专业：纺织材料与纺织品设计作者姓名：倪安琪指导老师：覃小红答辩日期：2017-1-6东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名．曰期：年月曰／３？＞东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留

3、、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□。，在＿年解密后适用本版权书．本学位论文属于不保密回＾学位论文作者签名：不指导教师签名：＾．＾４＾＾日期：｜年月日期可／７年／月日兴７Ｉ非＾东华大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注邱夷平教授答辩委员会主席东华大学刘晓霞教授答辩委员会委员上海工程技术大学刘丽芳教授答辩委员会委

4、员东华大学杜赵群教授答辩委员会委员东华大学纪峰副教授答辩委员会委员东华大学章倩讲师答辩委员会秘书东华大学东华大学硕士学位论文摘要变色响应聚丙烯腈纳米纤维膜的性能研究摘要目前，基于静电纺纳米纤维比表面积大、孔隙率高、克重小和易于功能化等优点，被大量运用于气体传感器件的构建方面；把静电纺纳米纤维材料运用于神经性毒剂的目视比色或荧光检测研究被受到重视，然而国内对此研究甚少。所以本文将酸碱指示剂染料刚果红和甲基红与聚丙烯腈（PAN）聚合物溶液共混，利用静电纺丝技术制备一种新型的防化材料——变色响应聚丙烯腈（PAN）纳米纤维膜，目视比色检测HCl气体，并考察纤维膜各项性能。测试聚合物

5、溶液的性质，探究纺丝液的可纺性，分析染料的加入对纺丝的影响。通过SEM与直径大小、分布研究，观察纳米纤维膜表面形貌状态的变化，分析染料的加入对直径的影响。结果发现，PAN溶液的电导率会随着刚果红质量浓度的增加而增加；甲基红对PAN溶液电导率的影响不大；PAN溶液的黏度与表面张力几乎不受指示剂质量浓度的影响。PAN纳米纤维能保持原有的良好形貌，染料着色均匀。随刚果红质量浓度的增加，纤维平均直径变小，直径离散度变大。甲基红-PAN纳米纤维的平均直径基本不受甲基红质量浓度的影响。利用目视比色法，对纳米纤维膜暴露在HCl气体前后的膜表面颜色进行分析评价。探索纳米纤维膜对HCl气体变

6、色响应的效果及东华大学硕士学位论文摘要机理分析，并进一步探究纤维膜的灵敏度。结果发现，当纤维膜暴露在HCl气体中时，刚果红-PAN纤维膜由粉色变为蓝紫色，甲基红-PAN纤维膜颜色差异不如刚果红-PAN纤维膜容易辨认。吸附在纳米纤维膜表面的HCl气体和空气中H2O，以纳米纤维膜为介质反应场+所，反应生成水合氢离子（H3O），质子交换，指示剂分子共轭结构发生改变，从而纤维膜变色。探究变色响应的灵敏度可得：刚果红质量浓度增加，HCl气体的体积浓度越大，纤维膜响应时间越短，灵敏度越高，纤维膜颜色也愈明显。当纤维膜暴露在50mL浓度约29.40μL/L的HCl气体中时，刚果红-PAN

7、纤维膜在10s完成变色，变色响应现象最明显。最低可检测到1L浓度为0.37μL/L的HCl气体。刚果红-PAN纳米纤维膜对酸性气体具有良好的选择性。对变色响应PAN纳米纤维膜进行性能研究，包括孔径、透气性、过滤及力学性能。结果发现，当刚果红质量浓度不变时，随着纺丝时间的增加，刚果红-PAN纳米纤维膜的平均孔径大小变小、透气率降低、滤效变高、滤阻变大、断裂强力和断裂伸长率均变大，但这些性能都没有受刚果红的质量浓度而产生规律性的变化，说明刚果红质量浓度并不是影响这些性能的主要因素。关键词：PAN纳米纤维膜；刚果红；变色