静电纺丝制备Nafion纳米纤维的工艺及性能研究
Nation纳米纤维在近年来的研究中，逐渐表现出它独特的优势，Nation纤维相比于Nation产品的其他形态，包括颗粒、溶液和膜，具有比表面积大、孔隙率高、电导率高等优点，可以用在电化学、催化、传感器等方面。静电纺丝制备Nation纳米纤维具有简单、有效、可控等优点，国内外有一些研究者对静电纺丝制备Nation纳米纤维进行研究，大部分采用的Nation原料为商品化的Nation溶液，Nation颗粒运输和储存方便且成本相对较低，本课题采用Nation颗粒作为原料，从溶解实验到静电纺丝进行了系统研究。在静电纺丝实验中，借助正交实验设计法，提取了实验参数中有重要影响的四个因素，分别是携带物含量即PEO在溶液中的质量、溶液流量、接收转辊的转速以及针头到转辊的距离，每个因素设三个不同水平，最终找到了实验中影响纤维直径的主次因素和最佳水平，因素影响作用依次为流量＞针头到转辊的距离＞转辊接收器转速＞携带物含量，每个因素的最佳水平分别是:携带物含量为0.04 g，针头到转辊之间的距离为23 cm，流量为0.1 mL·h-1，转辊转速为180 r·min-1。采用最佳水平组合作为实验条件进行了验证实验，最后获得纤维直径为150nm，纤维中Nation含量高达98％;将制得的Nation纳米纤维膜进行了电导率测试，结果显示在常温条件下，Nation纳米纤维膜的电导率是商业化Nation115膜的6倍。 为提高生产纳米纤维的效率，本课题首次提出采用离心静电纺丝制备Nation纤维，由于离心静电纺丝起步较晚，对其机理和工艺参数还需大量研究，本课题在进行Nation纳米纤维制备之前，首先采用PVP为原料，探索了离心静电纺丝中电压和转速的变化对纤维直径和形貌、纤维轨迹以及纤维产量的影响。最后成功制得Nation纳米纤维，但由于Nation/携带物溶液粘度较高，且离心静电纺丝流量过大，纺丝存在很多困难，希望以后的研究者可以在设备与工艺参数等方面做进一步地研究。
纳米纤维;静电纺丝;电导率;正交实验设计法
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
刘勇
2015
中文
TB383
73
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）