热压静电纺丝复合纳米纤维膜力学性能的研究

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静电纺丝纤维复合膜能够将多种聚合物进行组合,实现功能的多样化,在环境工程、生物医药、绿色能源、传感器和吸声材料等领域有着良好的应用前景。而复合膜具有优异的力学性能可以保证其结构稳定性,从而保证其他功能的实现。因此,提高力学性能成为复合纤维膜研究重点之一。热压实验的操作简单,对环境无害,有望成为提高复合膜力学性能的主要方式。本文以PVA/PVDF纤维复合膜为研究对象,深入探究热压工艺对复合膜力学性能的影响机理。  首先,对纤维复合膜进行制备方法选择和性能优化。通过对比不同纤维复合膜制备方法的优缺点,本文选择多层电纺法来制备纤维复合膜。为了优化纤维复合膜的性能,本文从单组份纤维膜开始入手进行,先通过在电纺液中加入 NaCl和滚筒收集等方式使得单组份纤维膜的直径分布均匀,结构紧密,而且具有一定的取向性;然后再利用多层电纺法将优化后的单组份纤维膜进行复合。  其次,对纤维复合膜进行热压实验研究。实验分析结果表明,随着热压温度、热压时间和热压压力的提高,纤维复合膜的力学性能得到提高;热压温度对纤维复合膜的力学性能影响最大,热压时间的影响次之,热压压力的影响最小;热压温度和热压时间的交互作用对纤维复合膜的拉伸强度影响最大,热压温度和热压压力的交互作用影响次之,热压时间和热压压力交互作用影响不明显。  最后,建立预测模型来预测热压纤维复合膜的拉伸强度。通过响应面分析结果可知热压参数之间存在一定相关性,因此本文将实验数据进行主成分分析处理,再输入BP神经网络进行建模。本文还将未经主成分分析处理的实验数据输入BP神经网络建模,然后将两种预测模型进行验证与对比。结果表明,基于主成分分析的BP神经网络训练速度更快,收敛精度更高,而且预测误差更小,仅为±3%左右。该模型预测精度可靠,可以投入实际应用中。  本文对多个热压参数进行实验分析,较全面地对研究纤维复合膜的热压工艺,并建模预测其拉伸强度,为提高纤维复合膜的力学性能提供一定参考价值。
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