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《天津大学》 2004年
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电纺制备聚偏氟乙烯超细纤维膜及性能研究

赵治贞  
【摘要】:本文采用聚偏氟乙烯(PVDF)的 N,N-二甲基甲酰胺和丙酮的混和溶液进行静电纺 丝,讨论了混和溶剂的体积配比、溶液浓度、电压、接收距离和溶液流速等系统参数 和过程参数对电纺过程和所得 PVDF 超细纤维的形貌及直径分布的影响,表征 PVDF 电 纺膜的力学和热性能,以期在锂二次电池电解质隔膜等方面获得应用。 本文对电纺各种影响因素进行研究,用扫描电镜观察电纺所得的PVDF超细纤维的 形貌。使用静止的接收屏,分别测定不同浓度和不同混和溶剂配比时溶液的表面张力、 电导率和粘度,分析了以上两种因素及其它电纺过程参数的改变对电纺及超细纤维形 貌的影响。结果表明,溶液浓度和混和溶剂配比的变化对电纺影响较为明显。当溶液 浓度从 10%增大到 17%时,溶液粘度呈增加趋势,所得超细纤维的直径分布范围从 50 nm-400 nm变为200 nm-500 nm。浓度为10%时,电纺得到珠丝形貌; 浓度为15%和17% 时,所收集到的纤维形貌比较规整; 溶液浓度进一步增加,由于粘度迅速增大,在电 纺过程中越来越不容易收集到超细纤维。随着丙酮在混和溶剂中的含量不断增加,溶 液的电纺过程中喷射细流在接收屏上成片汇聚的现象明显减少;纤维膜的形貌逐渐变 得清晰,纤维膜表面的珠丝逐渐减少,当丙酮在溶剂体系中体积比为 20%时,所得纤 维膜中基本不出现珠丝,所得超细纤维的直径分布范围为40 nm-500 nm。电纺溶液的 流速从 0.3 mL/h 增大到 0.5 mL/h 时,所得纤维的形貌变化不明显,所得超细纤维的 直径分布范围均集中在100 nm-400 nm 之间。电压从5 kV 增大到10 kV时,静电纺丝 过程和纤维形貌变化不明显,所得超细纤维的直径分布范围均集中在 200 nm-400 nm 之间。接收距离从 10 cm 增大到 20 cm 时,收集到纤维的形貌变化不大,所得超细纤 维的直径分布范围均集中在 100 nm-300 nm 之间。本文中对 PVDF/DMF/丙酮体系进行 电纺的最佳条件是溶液浓度为 15%、DMF/丙酮为 8:2、电压为 5 kV、流速为 0.3 mL/h 和接收距离为15 cm。 用金属转筒包裹铝箔作为转动接收装置进行电纺,经8-10小时后可收集到具有膜 厚度为20 μm -50 μm 之间的PVDF超细纤维膜。将所得纤维膜烘干,测得PVDF超细纤 维膜中的溶剂残留量为0.38%-0.66%。将所得纤维膜制成70 mm×10 mm 的样条进行拉 伸试验,结果表明,所得PVDF电纺超细纤维膜的力学性能各向异性不明显,这表明纤 维膜中的纤维没有发生明显的取向,而是呈无规的杂乱排布。溶液浓度从 10%增大到 17%,所得 PVDF 超细纤维膜的拉伸强度和拉伸模量呈下降趋势,分别由 126.3 MPa 和 113.0 MPa 降至 21.59 MPa 和 24.97 MPa。通过差示量热扫描和广角 X 光衍射方法,分 析了电纺所得 PVDF 超细纤维膜和原料的结晶行为差异,结果表明,随着 PVDF 溶液浓 度的增加,所得电纺纤维膜与原料相比,结晶度有少许增大,结晶形态基本相同。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB383

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【引证文献】
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4 何素文;静电纺丝纳米纤维形态影响因素的分析与验证[D];东华大学;2011年
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6 周险峰;静电纺丝法制备ABO_3型钙钛矿复合氧化物微纳米纤维[D];吉林大学;2007年
7 杨洋;基于静电纺丝技术构筑一维纳米复合材料及其催化性能的研究[D];吉林大学;2010年
8 张锋;静电纺丝构建蚕丝蛋白基支架及其应用于神经修复的研究[D];苏州大学;2010年
9 马志军;静电纺丝技术制备低维微纳功能材料及应用研究[D];浙江大学;2011年
10 曾敬;可生物降解电纺丝超细纤维[D];中国科学院研究生院(长春应用化学研究所);2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵治贞;电纺制备聚偏氟乙烯超细纤维膜及性能研究[D];天津大学;2004年
2 于伟利;静电纺丝技术制备光致变色超细纤维与表征[D];长春理工大学;2006年
3 张园园;静电纺丝制备壳聚糖/聚乙烯醇超细纤维及性能研究[D];天津大学;2005年
4 瞿威;静电纺丝法制备锂离子电池用PVDF/PU纳米纤维隔膜[D];武汉理工大学;2011年
5 王佳喜;聚偏氟乙烯/四氧化三铁复合纳米纤维的制备与表征[D];江南大学;2009年
6 朱云波;静电法纺制羊毛角蛋白/PVA纳米纤维[D];天津工业大学;2008年
7 孙治尧;电子聚合物复合纳米纤维的制备[D];黑龙江大学;2009年
8 徐群星;两种纳米纤维的制备与表征及其电场取向行为的研究[D];湘潭大学;2008年
9 王晓琳;聚吡咙纳米纤维的制备与性能[D];黑龙江大学;2009年
10 张新;ZnO纳米纤维材料的制备、表征及发光性质研究[D];东北师范大学;2009年
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