基于PVA的交联复合纳米纤维膜的制备及其吸附性能

 行业新闻     |      2021-03-06    |    点击数:103

为了改善聚乙烯醇(PVA)的耐水性及其对染料的吸附性能,以PVA为基体,纳米二氧化硅(SiO2)为分散相,酒石酸(TA)为交联剂,采用静电纺丝法制备了PVA/SiO2/TA纳米纤维膜,然后通过高温热处理得到耐水性交联纳米纤维膜。通过扫描电镜、傅里叶红外光谱、差热分析等手段表征了纤维形貌、化学组成及其热稳定性,并测试了纤维的拉伸性能、抗水解性能和吸附性能。结果表明:当SiO2质量分数为4%,TA质量分数为35%时,交联纳米纤维膜的拉伸性能较纯PVA纳米纤维膜的拉伸性能提高了4.1倍,溶胀度降低至2.16,质量损失率为3.4%,对亚甲基蓝(MB)的吸附率可达82%。

一、基于PVA的交联复合纳米纤维膜的制备及其吸附性能

    为了改善聚乙烯醇(PVA)的耐水性及其对染料的吸附性能,以PVA为基体,纳米二氧化硅(SiO2)为分散相,酒石酸(TA)为交联剂,采用静电纺丝法制备了PVA/SiO2/TA纳米纤维膜,然后通过高温热处理得到耐水性交联纳米纤维膜。通过扫描电镜、傅里叶红外光谱、差热分析等手段表征了纤维形貌、化学组成及其热稳定性,并测试了纤维的拉伸性能、抗水解性能和吸附性能。结果表明:当SiO2质量分数为4%,TA质量分数为35%时,交联纳米纤维膜的拉伸性能较纯PVA纳米纤维膜的拉伸性能提高了4.1倍,溶胀度降低至2.16,质量损失率为3.4%,对亚甲基蓝(MB)的吸附率可达82%。 

 

 

                                                                          PVA与TA的交联机制

 

 

 

二、PVA纳米纤维膜和PVA/Si O2/TA交联纳米纤维膜的热失重

                             PVA纳米纤维膜和PVA/Si O2/TA交联纳米纤维膜的热失重图

 

 

    对纯PVA纳米纤维膜和Si O2质量分数为4%、TA质量分数为35%的交联纳米纤维膜两种试样进行热失重测试,其结果如图7所示。由图7可以看出,在测试温度范围内,两种不同纤维膜显示出相似的失重趋势,可分为三个阶段。第一个阶段温度范围为80~250℃,对应于去除结合的和未结合的水分子引起的质量损失,这部分的差异主要是由于PVA纳米纤维膜上吸附的水分较多导致的。第二阶段温度范围为250~375℃,此阶段是PVA中C—O的断裂和降解导致有较大的质量损失率[17],PVA和TA热交联反应生成酯基,形成了稳定的分子间和分子内交联的聚合物网络结构。因此,交联膜在该阶段表现出更高的耐热性,质量损失率从69%(PVA)降低至51%。第三阶段温度区域为375~550℃,对应于PVA中C—H的断裂和降解。