本文關(guān)鍵詞：納米纖維膜在高效空氣過濾和碳纖維復(fù)合材料層間增韌中的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 靜電紡絲 納米纖維膜 空氣過濾 層間增韌 大豆蛋白 聚醚酰亞胺

【摘要】：靜電紡絲技術(shù)是一種清潔、高效的制備聚合物納米纖維膜的技術(shù)方法。通過靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維膜具有高孔隙率、高長徑比、直徑分布均勻等特點(diǎn),在生物醫(yī)療、傳感器、過濾阻隔材料、增強(qiáng)材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文基于靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維膜,在結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用基礎(chǔ)研究。通過對(duì)不同聚合物紡絲工藝的探索,得到大豆蛋白(SPI)/聚乙烯醇(PVA)復(fù)合納米纖維膜和聚醚酰亞胺(PEI)納米纖維,分別進(jìn)行了高效空氣過濾和碳纖維復(fù)合材料層間增韌方面的應(yīng)用探索。工業(yè)化進(jìn)程中的空氣污染問題日益嚴(yán)重,PM2.5顆粒小,危害大,進(jìn)入人體后對(duì)人的呼吸系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害。本文中通過靜電紡絲法制備SPI/PVA復(fù)合納米纖維膜,對(duì)其表面化學(xué)性質(zhì)、空氣過濾性能、降解性能和抗菌性能進(jìn)行了研究。該復(fù)合納米纖維膜對(duì)于PM2.5的過濾效率可達(dá)到99.99%,空氣阻力小于267Pa,對(duì)大腸桿菌具有一定的抑菌作用,并且具備生物可降解性。碳纖維層壓復(fù)合材料在受力過程中會(huì)出現(xiàn)層間裂紋并且導(dǎo)致材料的失效破壞。本文選擇高性能工程塑料—聚醚酰亞胺(PEI)為層間增韌聚合物,通過優(yōu)化的靜電紡絲技術(shù)參數(shù)制備了PEI納米纖維膜。將PEI納米纖維膜置于碳纖維復(fù)合材料層間,在固化過程中發(fā)生“原位”相分離,形成沿原納米纖維方向無規(guī)有序排列的PEI微球,實(shí)現(xiàn)層間增韌的目的。當(dāng)PEI納米纖維膜面密度為4.2mg/cm2時(shí),復(fù)合材料層壓板的Gic和GⅡC分別提高了46.7%和32.8%。
【關(guān)鍵詞】：靜電紡絲 納米纖維膜 空氣過濾 層間增韌 大豆蛋白 聚醚酰亞胺
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ340.64;TB332
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 符號(hào)說明14-15
• 第一章 緒論15-29
• 1.1 納米纖維簡介15
• 1.2 靜電紡絲15-19
• 1.2.1 靜電紡絲的原理與裝置16-17
• 1.2.2 靜電紡絲的工藝參數(shù)17
• 1.2.3 靜電紡絲納米纖維的應(yīng)用17-19
• 1.3 高效空氣過濾膜19-21
• 1.3.1 PM2.5簡介及其危害19-20
• 1.3.2 高效空氣過濾膜的發(fā)展歷程20
• 1.3.3 高效空氣過濾膜對(duì)不同微粒的過濾機(jī)理20-21
• 1.4 碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的層間增韌21-25
• 1.4.1 碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料及其應(yīng)用21-22
• 1.4.2 碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的層間增韌方法22-25
• 1.4.2.1 層間膠膜增韌23
• 1.4.2.2 層間顆粒增韌23-25
• 1.4.2.3 層間納米纖維增韌25
• 1.5 論文選題的目的、意義、創(chuàng)新點(diǎn)和主要研究內(nèi)容25-29
• 1.5.1 論文選題的背景、目的和意義25-26
• 1.5.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)26-27
• 1.5.3 主要研究內(nèi)容27-29
• 第二章 SPI/PVA納米纖維膜在高效空氣過濾膜中的應(yīng)用29-51
• 2.1 引言29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分29-33
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備29-30
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)原料30-31
• 2.2.3 SPI/PVA紡絲液的制備31
• 2.2.4 靜電紡絲制備SPI/PVA納米纖維膜31
• 2.2.5 分析測(cè)試方法31-33
• 2.3 結(jié)果與討論33-49
• 2.3.1 SPI/PVA納米纖維膜的形態(tài)和結(jié)構(gòu)33-37
• 2.3.2 SPI/PVA納米纖維膜的化學(xué)狀態(tài)37-40
• 2.3.3 SPI/PVA納米纖維膜的的結(jié)晶狀態(tài)40-41
• 2.3.4 SPI/PVA納米纖維膜的力學(xué)性能41-42
• 2.3.5 SPI/PVA納米纖維膜的過濾效率42-47
• 2.3.6 SPI/PVA納米纖維膜的抗菌性能47-48
• 2.3.7 SPI/PVA納米纖維膜的降解性能48-49
• 2.4 本章小結(jié)49-51
• 第三章 PEI納米纖維膜在碳纖維復(fù)合材料層間增韌中的應(yīng)用51-65
• 3.1 引言51
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分51-56
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備51-52
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)原料52
• 3.2.3 PEI紡絲液的制備52
• 3.2.4 PEI納米纖維膜的制備52-53
• 3.2.5 PEI納米纖維膜增韌T700碳纖維復(fù)合材料層壓板的制備53
• 3.2.6 分析測(cè)試方法53-56
• 3.3 結(jié)果與討論56-63
• 3.3.1 PEI納米纖維膜的微觀形態(tài)與紡絲工藝探索56-57
• 3.3.2 PEI納米纖維膜的化學(xué)狀態(tài)57-58
• 3.3.3 PEI納米纖維膜的組成成分58-60
• 3.3.4 碳纖維復(fù)合材料層壓板的彎曲性能60
• 3.3.5 碳纖維復(fù)合材料層壓板的層間剪切性能60-61
• 3.3.6 碳纖維復(fù)合材料層壓板的Ⅰ、Ⅱ型層間斷裂韌性61-62
• 3.3.7 碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料層壓板的微觀形貌62-63
• 3.4 本章小結(jié)63-65
• 第四章 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 致謝73-75
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75-77
• 作者和導(dǎo)師簡介77-79
• 附件79-80

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