原位生成氧化铁修饰的聚酰亚胺复合纳米纤维膜
日期：2019-03-13 15:56
Nasim(20)等采用如图5-26所示的溶胶-凝胶方法和无针静电纺丝技术,制备了系列氧化铁掺杂的超细聚酰亚胺纳米纤维,氨丙基三乙氧基硅烷( APTES)和硅酸四乙氧基酯(TEOS)用作偶联剂和二氧化硅前体,分别增强有机聚合物基质和无机部分之间的兼容性。
首先,用二酐oDPA和二胺ODA制备聚酰胺酸溶液,在惰性条件下滴加APTES,搅拌均匀。然后,加入二氧化硅前体TE0S、水、HC1,室温下继续搅拌完成二氧化硅的水解。在室温惰性气氛下,将氧化铁前体乙酰丙酮铁按不同质量百分比加入到称量的PA中,充分搅拌得到纺丝溶液。最后在无针静电纺丝机上静电纺丝得聚酰胺酸复合纳米纤维,真空干燥后热酰亚胺化同时完成氧化铁的原位生成,得到氧化铁掺杂的聚酰亚胺复合纳米纤维膜。
扫描电镜研究显示纳米纤维有平滑、无缺陷的表面形貌,纯聚酰亚胺纤维的直径在30~60mm,随着无机组分引入的增加,纤维直径逐渐增加,掺杂5%(质量分数)的PAA溶液制备的纤维平均直径约为75m,掺杂10%(质量分数)和15%(质量分数)的溶液制备的纤维的平均直径分别是156mm和220m,作者认为这可能是掺杂使PAA溶液黏度增加的结果。在25℃不同剪切速率下,纯净和掺杂5%(质量分数)、10%(质量分数)、15%(质量分数)的PAA溶液的动态黏度分别为0.131Pa·s、0.153Pa·s、0.342Pa·s和0.395Pa·s。EDXA分析研究表明,热酰亚胺化反应后原位形成的SO2和氧化铁粒子呈纳米级均匀分布在聚酰亚胺纳米纤维中,并未形成集群或大的聚集体,氧化铁纳米粒子被聚酰亚胺基体树脂所包裹。热重分析结果显示,随着氧化铁掺杂量的增加,纳米纤维膜的热稳定性呈下降的趋势,见表5-12,这是因为氧化分解过程中过渡金属氧化物的催化降解作用的结果。纳米纤维的玻璃化转变温度从纯聚酰亚胺纤维的263℃增加到277℃(FI-4),表现出优异的热稳定性。XRD分析结果显示聚酰亚胺纳米纤维在300℃千燥的空气中热酰亚胺化2h后在原位产生的氧化铁相主要为y-0.《磁赤铁矿)颗粒,估算平均晶粒尺寸在24.7m。铁氧化物含量对磁性影响的研究表明该纳米纤维表现出典型的超顺磁性行为,即剩磁和矫顽力趋向于0(图5-27),只有纳米二氧化硅掺杂的P-1并没有表现出任何的磁特性,随着乙酰丙酮铁的含量从5%增加到15%,纳米纤维的饱和磁化强度值从4emu/g增加到16emu/g。