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1、本文研究了靜電紡絲技術(shù)特別是同軸共紡技術(shù)在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用,重點(diǎn)探索該技術(shù)在電紡纖維的制備及功能性能改進(jìn)方面的應(yīng)用,包括提高抗菌性能、力學(xué)性能和潛在的紡織用途三個(gè)方面進(jìn)行了研究。在提高抗菌性能的研究方面,采用不同的高聚物和無機(jī)納米顆粒體系,以Nylon-6、PAN、PC和PU材料為載體電紡高聚物/TiO2復(fù)合纖維:利用共混法實(shí)現(xiàn)了Nylon-6/TiO2的制備;利用鈦酸丁酯作為TiO2前驅(qū)體的凝膠法實(shí)現(xiàn)PU/TiO2、PC/Ti
2、O2和PAN/TiO2的制備;并在一定濃度TiO2的基礎(chǔ)上,添加銅離子和(或)銀離子,研究其對(duì)纖維力學(xué)性能、微觀特征、晶相轉(zhuǎn)變及纖維膜抗菌性能等方面的影響。在提高纖維膜力學(xué)性能方面,以殼-芯雙層納米纖維為前提,在芯層引入力學(xué)性能較好的材料,最終制備的纖維既能保持較好力學(xué)性能,又有較好抗菌性能,這在共紡PAN(TiO2)/PU復(fù)合材料的實(shí)例中得到了充分體現(xiàn)。在紡織用途方面,研究了PTT、PAN、PU、Nylon電紡膜與棉織物之
3、間的粘附力性能,并通過熱熔材料將制備的復(fù)合纖維膜與棉織物粘結(jié)一起,探討其作為紡織材料在剛?cè)嵝约巴笣裥苑矫娴膮^(qū)別。得出的主要結(jié)論如下:(1)應(yīng)用單紡技術(shù),找出電紡PAN、PU、PTT、Nylon最佳的電紡參數(shù)。Nylon-6在10wt%和13wt%時(shí)形貌特征、力學(xué)性能較好;PU在7wt%的纖維尺寸較均勻,同時(shí)力學(xué)性能較好,為該材料的最佳紡絲濃度。PAN在濃度為10wt%和12wt%時(shí),纖維直徑的尺寸均勻性較好,珠狀物產(chǎn)生的概率
4、較低,且力學(xué)性能較好。PTT在13wt%時(shí)形成的纖維中珠狀物最小,同時(shí)力學(xué)性能很高,為最佳紡絲濃度。由于PTT是Z型構(gòu)造,在PU、PTT、Nylon-6材料中,經(jīng)PTT膜處理的棉織物具有最好的剛?cè)嵝?;PU與棉織物的附著力方面為最高。(2)采用同軸電紡技術(shù)成功制備了PAN(殼)/PU(芯)、Nylon(殼)/PVA(芯)、PC(殼)/PU(芯)、PU(殼)/Nylon(芯)復(fù)合納米纖維材料,并將其黏附在棉布上,研究了其幾何、結(jié)
5、構(gòu)、力學(xué)及織物性能。通過TEM圖片和紅外光譜圖證明了其殼芯層的存在。研究表明:在制備Nylon-6(shell)/PVA(core)復(fù)合材料過程中,濃度為10%的時(shí)候外貌形態(tài)較好;為10wt%和12wt%的時(shí)候,無紡布的力學(xué)性能最佳。PU濃度為8wt%時(shí),PC(殼)/PU(芯)和PU(殼)/Nylon(芯)有較好的形貌特征和力學(xué)性能。當(dāng)PAN濃度為10wt%時(shí),PAN(殼)/PU(芯)纖維有較好的復(fù)合性能。(3)應(yīng)用混紡法,
6、利用鈦酸丁酯作為TiO2前驅(qū)體的凝膠法實(shí)現(xiàn)PU/TiO2、PC/TiO2和PAN/TiO2的制備。利用共混法實(shí)現(xiàn)了Nylon-6/TiO2的制備;并通過X衍射、煅燒、SEM、紅外分析等手段證明了高聚物/TiO2纖維中TiO2的存在及其體現(xiàn)的功能特性。對(duì)于Nylon-6/TiO2、PU/TiO2和PC/TiO2各系統(tǒng),可引入銅離子和(或)銀離子提高其抗菌性能;當(dāng)同時(shí)引入這兩種離子時(shí),各系統(tǒng)的抗菌(大腸桿菌和金黃色葡萄球菌)率均達(dá)
7、到90%以上。而PAN/TiO2系統(tǒng)中難以引入銅離子和(或)銀離子,僅通過TiO2顆粒含量體現(xiàn)其抗菌性能。(4)在同軸共紡過程中,射流的分裂可能導(dǎo)致不含芯層材料的單組分纖維產(chǎn)生,芯層也可能偏離纖維的中部,部分會(huì)聚積到纖維表面。(5)在混紡中,由于TiO2顆粒或凝膠的加入,纖維的結(jié)晶度發(fā)生一定變化,當(dāng)高聚物/TiO2具有較好抗菌性能時(shí),其力學(xué)性能較單紡或加入少量TiO2降低較多。(6)通過共紡技術(shù),制備出PAN(殼,TiO2)
8、/PU(芯),Nylon(殼,TiO2)/PVA,PC(殼,TiO2)/PU(芯),PU(殼,TiO2)/Nylon(芯)復(fù)合納米纖維材料;在含有一定量TiO2時(shí),引入銅離子和(或)銀離子,以提高其抗菌性能,同時(shí)將復(fù)合材料黏附在棉布上,研究其幾何、結(jié)構(gòu)、力學(xué)及織物性能,實(shí)現(xiàn)高聚物中混有無機(jī)納米顆粒后再與另一高聚物進(jìn)行殼-芯復(fù)合纖維的制備。(7)通過共紡技術(shù),可以改善纖維的形貌。例如,PC與TiO2的混紡效果較差,但將混有Ti
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