本文關鍵詞：靜電紡絲法制備微納結構超疏水纖維膜

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【摘要】：超疏水材料是指水滴和材料表面靜態(tài)接觸角大于150°,而滾動接觸角小于10°的材料,應用范圍包括自清潔、油水分離、防凍以及降低流體阻力等。材料的超疏水性能除了與它的表面自由能有關之外,還與其表面的微納米級別的粗糙結構緊密相關。因此,調整材料表面的微納結構可以影響材料的疏水性能。靜電紡絲是一種簡單、有效的制備微米至納米纖維的紡絲技術。由于靜電紡絲可通過調控紡絲參數和條件制備表面形貌、纖維尺寸和拓撲結構不同的纖維膜材料,因此可采用不同形貌的靜電紡絲產物結合來構建具有微納米多級結構的復合纖維膜材料(纖維與微球)。本論文選取氫化的聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(SEBS)為聚合物材料,具體探究內容如下:(1)利用靜電紡絲法制備微納米多級結構的SEBS纖維膜,通過控制纖維膜的表面形貌、尺寸和拓撲結構構造不同的微納米多級結構,研究其對纖維膜疏水性能的影響。結果表明:微納結構可以提高SEBS纖維膜的靜態(tài)接觸角,最高可以達到142°,但同時SEBS纖維膜的滾動接觸角較大,因此超疏水性能一般。(2)研究SEBS纖維和SEBS微球所構成復合結構纖維膜的疏水性能。在SEBS纖維膜表面電噴一層SEBS微球,構成一定的微納結構,研究微球的種類、微球的密度和微球的形貌對于復合纖維膜疏水性能的影響。結果表明:SEBS纖維和SEBS微球所構造的復合纖維膜的靜態(tài)接觸角可以達到156°,滾動接觸角可以低至8°。采用退火的方法固定復合微球/纖維膜,不但可保持其良好的超疏水性能,并且抗沖洗性能大幅提高,在連續(xù)沖洗200h后,其結構和性能仍保持穩(wěn)定。(3)研究SEBS/SiO_2復合纖維膜的疏水性能。通過電紡制備SEBS/SiO_2復合纖維,研究SiO_2納米粒子在纖維膜表面的分布對于纖維膜疏水性能的影響;在SEBS纖維膜表面電噴一層SiO_2納米粒子,通過控制SiO_2納米粒子不同大小的團聚體密度來構造微納米多級結構。結果表明:無論是電紡SEBS/SiO_2還是電噴SiO_2納米粒子在SEBS纖維膜的表面,SiO_2納米粒子的引入大幅豐富了纖維膜的微納結構,均可以制備得到超疏水的復合纖維膜,其靜態(tài)接觸角大于150°,滾動接觸角小于10°。
【關鍵詞】：超疏水 微納結構 靜電紡絲 復合纖維膜
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ340.64;TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-27
• 1.1 超疏水概述10-18
• 1.1.1 超疏水現象10-11
• 1.1.2 超疏水理論11-14
• 1.1.3 超疏水材料的應用14-16
• 1.1.4 超疏水表面的制作技術16-18
• 1.2 靜電紡絲概述18-25
• 1.2.1 基本原理和裝置18-19
• 1.2.2 不同形貌、尺寸和拓撲結構的靜電紡絲纖維膜19-24
• 1.2.3 靜電紡絲法制備超疏水表面24-25
• 1.3 本課題的研究內容和意義25-27
• 1.3.1 本研究的目的及意義25
• 1.3.2 本研究的主要內容25-26
• 1.3.3 本研究的創(chuàng)新之處26-27
• 第二章 靜電紡絲制備SEBS纖維膜27-45
• 2.1 引言27-28
• 2.2 實驗原料與儀器28
• 2.3 實驗部分28-30
• 2.3.1 紡絲液的配制28-29
• 2.3.2 靜電紡絲29
• 2.3.3 流延法制備薄膜29
• 2.3.4 測試與表征29-30
• 2.4 結果與討論30-44
• 2.4.1 SEBS纖維膜的制備30-32
• 2.4.2 纖維表面孔洞對于纖維膜潤濕性能的影響32-36
• 2.4.3 表面串珠對于纖維膜潤濕性能的影響36-38
• 2.4.4 纖維直徑對于纖維膜潤濕性能的影響38-40
• 2.4.5 纖維收集密度對于纖維膜潤濕性能的影響40-42
• 2.4.6 收集方式對于纖維膜潤濕性能的影響42-44
• 2.5 本章小結44-45
• 第三章 靜電紡絲制備SEBS纖維/微球復合纖維膜45-61
• 3.1 引言45-46
• 3.2 實驗原料與儀器46-47
• 3.3 實驗部分47-49
• 3.3.1 紡絲液的配制47
• 3.3.2 靜電紡絲制備SEBS纖維47
• 3.3.3 靜電噴涂制備SEBS微球47
• 3.3.4 測試與表征47-49
• 3.4 結果與討論49-60
• 3.4.1 微球的制備49-51
• 3.4.2 微球的密度對于復合纖維膜疏水性的影響51-53
• 3.4.3 微球的種類對于復合纖維膜疏水性的影響53-55
• 3.4.4 微球的形貌對于復合纖維膜疏水性的影響55-57
• 3.4.5 復合纖維膜的沖洗性能57-60
• 3.5 本章小結60-61
• 第四章 靜電紡絲制備SEBS/SiO_2復合纖維膜61-74
• 4.1 引言61-62
• 4.2 實驗原料與儀器62
• 4.3 實驗部分62-64
• 4.3.1 紡絲液的配制62-63
• 4.3.2 靜電紡絲制備SEBS纖維和SEBS/SiO_2復合纖維63
• 4.3.3 靜電噴涂制備SiO_2微球63
• 4.3.4 測試與表征63-64
• 4.4 結果與討論64-72
• 4.4.1 電紡制備SEBS/SiO_2復合纖維膜64-67
• 4.4.2 電噴制備SEBS/SiO_2復合纖維膜67-72
• 4.5 本章小結72-74
• 結論74-75
• 參考文獻75-83
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果83-84
• 致謝84-85
• 答辯委員會對論文的評定意見85

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