尼龙电纺纤维的制备及其应用研究

尼龙电纺纤维的制备及其应用研究目前化学纤维主要应用于常规纺织品、工程织物和增强材料等。纤维材料的直径范围多为5-50μm。近年来,纤维的超细化是纤维材料科学的一个重要发展方向。静电纺丝法可以制备出直径为数十纳米至1μm左右（一般为50～500nm）纤维。由电纺纤维形成的无纺布具有较高比表面积、表面多孔性和质量轻等特性,在过滤器、组织工程支架、生物工程、临床医学、超敏传感器等方面具有巨大的应用价值。尼龙6纤维断裂强度高、耐冲击性能好,且耐磨性能优于其他普通的合成纤维,是合成纤维的主要品种之一。采用静电纺丝技术制备的尼龙6纳米纤维无纺布,具有纤维直径小、比表面积大、孔隙率高等特点,在吸附、防护、过滤、组织工程、复合材料基体等方面将具有良好的应用前景。本论文主要研究尼龙6电纺纤维的制备及其应用。首先探讨了混合溶剂对尼龙6电纺纤维形貌的影响,在此基础上,研究了纺丝温度对电纺纤维的可纺性及其纤维形貌的影响。此外,探讨了金属盐和尼龙6的相互作用及其对电纺纤维的影响,并确定二者的相互作用机理。最后,制备了负载凹凸棒土粉体的尼龙6电纺纤维,研究其对重金属离子Cd²⁺的吸附性能。本论文的主要研究内容如下:1.研究了混合溶剂和温度对电纺尼龙6纤维形貌的影响。在尼龙6/甲酸/二氯甲烷溶液体系中,甲酸是尼龙6的良溶剂,而二氯甲烷是尼龙6的非溶剂。研究发现,相对于甲酸溶剂,尼龙6可以更快速地溶解在甲酸/二氯甲烷混合溶剂中;而且二氯甲烷的引入改变了纺丝溶液的性质如电导率、表面张力和溶液粘度。调节混合溶剂中二氯甲烷和甲酸的组成,可控制尼龙6电纺纤维的可纺性以及形貌和尺寸。最后,研究了温度的改变对尼龙6电纺纤维的可纺性以及形貌的影响。2.研究了氯化钙与尼龙6的相互作用及其对尼龙6纤维性能的影响。首先研究CaCl₂和尼龙6的相互作用,及对其结晶性能的影响。FTIR、DSC及XRD研究表明,尼龙6中加入CaCl₂后,受两者相互作用的影响,样品的熔点、结晶温度与结晶度均明显下降,当CaCl₂含量增加至6%时,样品转变为无定形态。在偏光显微镜下观察样品,发现随CaCl₂含量增加,其结晶性能确实发生了变化。其次探讨了CaCl₂的加入,对纺丝溶液的性质（包括溶液的粘度、电导率和表面张力）和尼龙6电纺纤维的可纺性以及形貌的影响。最后,尼龙6和CaCl₂经熔融共混后,进行熔融纺丝,测试尼龙6熔纺纤维机械性能,进一步证明CaCl₂和尼龙6分子的相互作用机理。3.在超声振荡条件下,将硅烷偶联剂处理后凹凸棒土纳米粉体颗粒附着在尼龙6电纺纤维的表面,制成“纳米吸附剂”NY6/ATP。着重探讨负载凹土棒土纳米颗粒的尼龙6无纺布在不同条件下,对溶液中重金属离子Cd²⁺离子的吸附性能。分析了吸附剂NY6/ATP与Cd²⁺离子溶液的接触时间、初始离子溶液的pH值以及初始离子溶液浓度对Cd²⁺离子吸附性能的影响。从吸附动力学和吸附等温热力学探讨了吸附剂对Cd<su