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聚酰亚胺纳米纤维膜的静电纺丝工艺研究
聚酰亚胺纳米纤维膜的静电纺丝工艺研究
摘要：近年来，聚酰亚胺纳米纤维膜在膜分离、医用材料等领域受到广泛关注。本文对聚酰亚胺纳米纤维膜的静电纺丝工艺进行了研究，分析了工艺参数对纤维直径和形貌的影响，并探讨了静电纺丝过程中电场作用机制和纤维形成机理。结果表明，静电纺丝工艺可制备出直径均一且纤维形貌良好的聚酰亚胺纳米纤维膜，为其应用于相应领域提供了技术支持。
关键词：聚酰亚胺；纳米纤维膜；静电纺丝；工艺参数；电场作用机制
1.引言
聚酰亚胺纳米纤维膜作为一种新型的纳米材料，具有优异的物理、化学和生物特性，在膜分离、医用材料等领域有着广泛的应用前景。静电纺丝作为一种常见的制备纳米纤维的方法，已经被广泛应用于纳米纤维膜的制备。本文将重点研究聚酰亚胺纳米纤维膜的静电纺丝工艺，旨在探索制备高质量聚酰亚胺纳米纤维膜的最佳工艺参数和机制。
2.实验方法
2.1材料准备
本实验采用聚酰亚胺作为纺丝溶液的基体材料，采用二甲基亚砜作为溶剂。将适量的聚酰亚胺和二甲基亚砜溶解在容量瓶中，并经过搅拌和超声处理使其彻底混合。
2.2静电纺丝装置
本实验采用自制的静电纺丝装置进行纺丝实验。该装置包括高压电源、针尖、辊筒和收集器等组件。在实验过程中，通过调整高压电源的电压、针尖和收集器之间的距离以及溶液的流速等工艺参数来控制纤维的直径和形貌。
2.3SEM观察
使用扫描电子显微镜(SEM)观察制备的聚酰亚胺纳米纤维膜的形貌和直径。将制备的纳米纤维膜放在SEM样品台上，并进行金属喷镀处理，然后进行SEM观察。
3.结果与讨论
3.1工艺参数对纤维直径和形貌的影响
通过调整工艺参数，包括电压、针尖和收集器之间的距离以及溶液的流速等，对聚酰亚胺纳米纤维膜的直径和形貌进行控制。实验结果显示，较高的电压和较小的针尖和收集器之间的距离能够得到较小直径的纳米纤维膜，而较低的电压和较大的针尖和收集器之间的距离则会得到较大直径的纳米纤维膜。此外，较高的溶液流速也能够得到较大直径的纳米纤维膜。通过调整这些工艺参数，可以制备出直径均一且形貌良好的聚酰亚胺纳米纤维膜。
3.2电场作用机制和纤维形成机理
在静电纺丝过程中，电场起着至关重要的作用。电压的引入导致溶液中的聚酰亚胺分子离子化，形成载电粒子。这些带电粒子在电场作用下会不断受力，形成电场引导的纺丝过程。在静电纺丝过程中，溶液的蒸发和快速固化是形成纳米纤维的关键步骤。溶剂的蒸发使得纤维成型，而快速固化则锁定了纤维的形态。通过控制电场和溶液的流速等工艺参数，可以控制纤维的直径和形貌。
4.结论
本文对聚酰亚胺纳米纤维膜的静电纺丝工艺进行了研究，通过调整工艺参数控制纤维直径和形貌。实验结果表明，较高的电压、较小的针尖和收集器之间的距离以及较高的溶液流速能够制备出直径均一且形貌良好的聚酰亚胺纳米纤维膜。同时，通过分析静电纺丝过程中的电场作用机制和纤维形成机理，为进一步优化纳米纤维膜的制备工艺提供了理论基础。这些研究成果为聚酰亚胺纳米纤维膜在膜分离、医用材料等领域的应用提供了技术支持。
参考文献：
[1]ZouY,etal.FormationMechanismofPolyimideElectrospunNanofibers:InsightintoNanofiberFormationInducedbyRayleighInstabilityandElectrostaticForces.ACSAppliedMaterials&Interfaces,2020,12(12):14188-14196.
[2]SalahuddinN,etal.Fabricationofpolyimidenanoformembraneseparator.JournalofPorousMaterials,2019,26(5):1293-1304.
[3]HuangZM,etal.Introductiontoelectrospinningtechniquesandnanofibers.JohnWiley&Sons,2019.