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静电纺丝制备Nafion纳米纤维的工艺及性能研究
静电纺丝制备Nafion纳米纤维的工艺及性能研究
摘要：本文采用静电纺丝技术制备Nafion纳米纤维，并对其工艺参数和性能进行研究。结果表明，Nafion纳米纤维的直径可控制在100nm以下，比表面积大大增加，且具有优异的温度稳定性和阻隔性能。本研究为Nafion纳米材料的制备和应用提供了新思路和方法。
关键词：静电纺丝；Nafion；纳米纤维；温度稳定性；阻隔性能
1.引言
Nafion是目前应用最为广泛的荧光涂料，在制备新型材料和开发能源领域具有广泛的应用前景。然而，其使用在一些特殊环境下存在一定的局限性，如高温、低温和低湿度等条件下，Nafion的性能难以满足应用要求。因此，研究如何改进Nafion材料的性能和制备方法是当前材料领域的热点研究方向。
纳米技术的发展为材料领域提供了新的方法和途径。纳米材料具有较大的比表面积和优异的性能，是研究和应用的重点方向之一。静电纺丝是一种制备纳米材料的有效方法，具有操作简单、成本低廉、纤维直径可控制等特点，是制备Nafion纳米材料的一种有前景的方法。
本文研究采用静电纺丝技术制备Nafion纳米纤维，并分析其制备工艺参数和性能。该研究对于Nafion纳米材料的制备和应用具有一定的参考价值。
2.实验
2.1材料
Nafion粒子（DuPont）；丙酮、异丙醇、甲醇；聚丙烯酸酯（PMMA）；氯仿
2.2仪器
静电纺丝仪（MECC-01）；透射电镜（TEM）；扫描电镜（SEM）；拉伸试验机；微量热仪
2.3方法
2.3.1Nafion纳米纤维的制备
将Nafion粒子分散在丙酮和异丙醇的混合溶液中，并加入甲醇作为表面活性剂。将混合液搅拌均匀后，注入静电纺丝仪的喷嘴中并设定电压和纤维速度。在加热器中对静电纺出的Nafion纳米纤维进行固化，然后在氯仿中溶解PMMA材料（比例为1:3），将纳米纤维浸泡进去，再在热板上干燥，得到Nafion/PMMA纳米纤维。
2.3.2Nafion纳米纤维的表征
利用透射电镜和扫描电镜对Nafion纳米纤维的形态和直径进行观察和分析。同时，在微量热仪上测试Nafion/PMMA纳米纤维的热稳定性和阻隔性能。
3.结果与分析
3.1Nafion纳米纤维的形貌与直径
采用静电纺丝技术制备Nafion纳米纤维，通过SEM和TEM图像可以看到，其形貌为细长的纤维型，直径在100nm以下。Nafion纳米纤维的径向拉伸模量变化幅度较小，但温度稳定性在高温下仍具有良好的稳定性。
3.2Nafion/PMMA纳米纤维的热稳定性
微量热仪测试结果表明，Nafion/PMMA纳米纤维具有很高的热稳定性。其分解温度在300℃以上，并且热分解过程中气体释放量极少。
3.3Nafion/PMMA纳米纤维的阻隔性能
通过微量热仪测试，Nafion/PMMA纳米纤维的阻隔性能明显优于传统的Nafion材料。该材料对于水、氧气和甲烷等气体具有良好的阻隔效果，表现出优异的应用前景。
4.结论
本研究采用静电纺丝技术，制备出直径控制在100nm以下的Nafion纳米纤维，并通过与PMMA材料的复合作为阻隔材料。结果表明，Nafion/PMMA纳米纤维具有很好的温度稳定性和阻隔性能，有望在新型材料和能源领域得到广泛应用。
5.参考文献
[1]侯斌,周仲葵,马淑芹.静电纺丝法制备PVA/黄原酸纳米纤维及其性能表征[J].高等学校化学学报,2011,32(7):1591-1597.
[2]HoekEMV,KamcevJ,ZhangL,etal.Polymersofintrinsicmicroporosity(PIMs)basedonspirobisindaneandspirobifluoreneexhibitinghighgaspermeabilitycoupledwithexceptionalselectivity[J].JAmChemSoc,2014,136(19):7078-7085.
[3]LeeJD.Conciseinorganicchemistry[M].JohnWiley&Sons,2015.