使用有機粘土調節多種復合納米纖維膜的完整性

DOI：10.1016/j.memsci.2019.117670

通過優化靜電紡絲條件，將有機粘土（高達10 wt%）摻入聚合物納米纖維中。熱壓處理很容易將得到的復合納米纖維氈轉化為無明顯缺陷的膜，從而可以檢查粘土在具有不同親水性的聚合物類型中的作用。用多種分析技術研究了粘土在納米纖維膜中的系統負載及其結構特征。研究了粘土填料對膜的潤濕性、熱穩定性和力學性能的影響。此外，還研究了膜的孔徑、孔隙率、彎曲度等孔性質和水通量分布，以了解膜中粘土含量與聚合物親水性之間的關系。親水性聚合物負載任何數量的粘土和疏水性聚合物與低粘土含量通常會對膜的整體性能產生積極影響。然而，在疏水性聚合物中的高粘土含量除了對膜的機械強度產生不利影響外，還對膜的性能產生不利影響。這些發現表明，正確選擇聚合物和填料以調節納米纖維衍生復合膜的整體性能的重要性。

圖1.聚合物復合納米纖維膜的數碼照片和接觸角與粘土含量（wt％）的關系。注意：裸露的粘土的致密層的水接觸角經測量為60°±3。

圖2.聚合物復合納米纖維膜的SEM圖像及其平均納米纖維直徑與粘土含量（wt％）的關系，具有10 wt％粘土的復合納米纖維的代表性EDX圖以及聚合物前驅體溶液的粘度和電導率的關系。

圖3.聚合物復合納米纖維膜（a）PAN、（b）PSf和（c）PVdF的FT-IR光譜隨粘土含量（wt％）的變化。

圖4.含（a）5 wt％和（b）10 wt％粘土的聚合物復合納米纖維膜的XRD圖。

圖5.聚合物復合納米纖維膜（a和b）PAN、（c和d）PSf和（e和f）PVdF的TGA和DSC與粘土含量（wt％）的關系。

圖6。聚合物復合納米纖維膜（a）PAN、（b）PSf和（c）PVdF的拉伸強度隨粘粒含量（wt%）的變化而變化。

圖7.聚合物復合納米纖維膜與粘土含量（wt％）的關系；（a）原樣的水通量，（b）彎曲度，以及（c）