聚乙烯比咯烷酮/四氧化三铁复合纳米纤维的制备与表征

论文摘要

本课题是利用江南大学纺织服装学院实验室自制的多喷头静电纺丝装置纺制聚乙烯吡咯烷酮（PVP）/四氧化三铁（Fe304）复合纳米纤维,并使用了多种现代分析仪器研究了复合纳米纤维的结构及有关性能。本课题的研究内容,进一步促进了复合纳米材料的发展,并为其应用提供了一定的理论依据与实践基础。本论文采用化学共沉淀法制备了Fe3O4纳米颗粒,在浓度为12%的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）/N,N-二甲基乙酰胺（DMF）纺丝液中分别加入质量分数为0%,1%,2%,3%,4%,5%的Fe3O4纳米颗粒,制成6种不同组成成分的试验用纺丝液试样,研究分析了各纺丝液随FeBO4质量分数变化,对其电导率及粘度性能参数的影响。结果表明,随着Fe3O4质量分数的增加,纺丝液的电导率增加,粘度减小。借助扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）以及透射电镜（TEM）等先进仪器设备分别研究了纤维的直径分布和不匀率、单根纤维表面微观结构以及Fe304纳米颗粒在纳米纤维中的分布状况。通过傅立叶红外线光谱（FT-IR）和X射线衍射（XRD）分别分析了PVP与Fe304之间的结合方式以及所合成的Fe304纳米颗粒的结晶性能。最后,利用织物抗静电测试仪、原子力显微镜对6种不同纤维样品进行抗静电性能及表面粗糙度测试,并分析了Fe3O4纳米颗粒的加入对纳米纤维抗静电性能及纤维表面粗糙度的影响。测试结果表明：随着Fe3O4纳米颗粒质量分数的增加,纤维直径变小,且纤维直径CV值减小,Fe3O4纳米颗粒成功分散于纳米纤维内部。此外,通过研究观察还发现：Fe3O4纳米颗粒与PVP之间是物理结合,并没有产生化学结合；且Fe3O4纳米颗粒的晶型良好；随着Fe3O4纳米颗粒质量分数的增大,纤维表面变得粗糙,其抗静电性能增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 静电纺纳米纤维的研究进展
• 1.1.1 纳米纤维的定义及其制备方法
• 1.1.2 静电纺纳米纤维的性能及应用
• 1.2 有机/无机复合纳米纤维的研究
• 1.2.1 复合纳米纤维的制备及常用表征方法
• 1.2.2 四氧化三铁的制备方法及性能
• 1.2.3 聚乙烯吡咯烷酮的性能及应用
• 1.3 本课题研究的目标、内容和意义
• 1.3.1 研究的目标及内容
• 1.3.2 研究的意义
• 第2章 聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁复合纳米纤维的制备
• 2.1 纳米四氧化三铁的制备与表征
• 2.1.1 纳米四氧化三铁的制备
• 2.1.2 纳米四氧化三铁的表征
• 2.2 聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁纺丝液的制备与性能测试
• 2.2.1 聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁纺丝液的制备
• 2.2.2 聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁纺丝液的粘度与电导率测试
• 2.3 聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁复合纳米纤维的制备
• 2.3.1 实验仪器与原理
• 2.3.2 聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁复合纳米纤维的制备
• 第3章 聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁复合纳米纤维的表征
• 3.1 聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁复合纳米纤维的宏观形貌表征
• 3.1.1 实验仪器与原理
• 3.1.2 实验结果与讨论
• 3.2 聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁复合纳米纤维的微观结构表征
• 3.2.1 实验仪器与原理
• 3.2.2 实验结果与讨论
• 3.3 聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁复合纳米纤维的其它表征
• 3.3.1 实验仪器与原理
• 3.3.2 实验结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 第4章 聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁复合纳米纤维的性能测试
• 4.1 抗静电性能分析
• 4.2 表面粗糙度分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 附录
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢