静电纺丝纤维滤材表征及其气液过滤性能

以聚丙烯腈与二甲基甲酰胺为原料配制纺丝溶液,采用静电纺丝技术制备玻璃纤维/聚丙烯腈纤维/玻璃纤维三层复合滤材,研究了纺丝溶液浓度与纺丝电压等参数对纤维形貌及尺寸的影响,分析了复合滤材的过滤性能. 结果表明,控制不同纺丝溶液浓度可得形貌不同的纤维,且溶液浓度越大纤维尺寸越大;纺丝电压对纤维形貌的影响较小,但增加纺丝电压使静电纺纤维层的孔径减小. 相比玻璃纤维滤材,复合滤材过滤效率明显提升,稳态效率最大可提升21%,最易穿透粒径效率最大可提升39%,但复合滤材孔径较小时,过程压降增加了一段跳跃阶段,纳米纤维层表面形成液膜,使复合滤材稳态压降升高.     

基于气流雾化静电纺纳米纤维的制备及其空气过滤性能

为克服传统单针头静电纺丝生产效率低的问题,在现有气流辅助静电纺丝的基础上设计一种基于气流雾化静电纺丝装置。以聚丙烯腈(PAN)溶液为纺丝液,采用自主设计的气流雾化静电纺丝装置制备纳米纤维膜,分析了其成形原理和过程以及气流压力、纺丝电压对成形纤维形态和直径的影响,并测试其空气过滤性能。结果表明:当纺丝液的质量分数为12%,纺丝气压为0.2 MPa,纺丝电压为30 kV时,纤维的平均直径均为200 nm左右,产量达5 g/h,其过滤效率高达97.5%,气流雾化静电纺丝为纳米纤维批量化制备提供了新途径。     

螺纹式喷头制备PAN纳米纤维及其空气过滤性能

以聚丙烯腈(PAN)为纺丝液,采用自主设计研发的螺纹式喷头静电纺丝装置制备了幅宽为600 mm的纳米纤维膜。通过扫描电镜和孔径测定仪考察了纤维形貌以及直径分布,并测试了纳米纤维膜对0.26μm氯化钠粒子的过滤性能。结果表明:纤维的平均直径为138 nm,平均孔径为1.98μm,纤维膜平均厚度为0.025 mm;PAN纳米纤维膜过滤效率为99.899%,滤阻为280.9 Pa。     

溶液参数对静电纺丝PAN@PS复合纳米纤维形貌及结构的影响

采用同轴静电纺丝技术,以聚丙烯腈(PAN)溶液为核层、聚苯乙烯(PS)溶液为壳层,制备了PAN@PS复合纳米纤维。研究了纺丝液浓度、溶剂种类对PAN@PS复合纳米纤维形貌和结构的影响。结果表明:PS/四氢呋喃(THF)作为壳层溶液的复合纳米纤维(PAN@PS/THF)可获得相界面清晰的同轴纤维。随PS纺丝液浓度的增加,纤维的直径先增大后有所减小,整体呈现递增的趋势,当PS/THF质量分数为20%时,纤维直径约为693 nm且表面光滑。而以质量分数为20%的PS/二甲基甲酰胺(DMF)为壳层溶液的复合纳米纤维(PAN@PS/DMF)直径有所增加且纤维表面凹凸不平,呈现双相连续的结构。因此,在静电纺丝过程中,可以通过改变纺丝液的参数来调节纤维的形貌和结构。     

PLA/PET复合滤料的制备及性能研究

为了获得高效防尘口罩的过滤材料,以聚乳酸(PLA)为原料,采用静电纺丝方法制备PLA纳米纤维并沉积在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)非织造布基材的表面,制备静电纺PLA/PET复合过滤材料。研究了复合过滤材料的结构、纤维直径及过滤性能。结果表明:PLA/PET复合滤料显著改善PET非织造布的过滤性能;随着PLA纺丝液的质量分数的增加,PLA/PET复合滤料的过滤性能逐渐变小;随着电压的增加,过滤性能逐渐增加;PLA/PET复合滤料的过滤效率可以达到98%以上,具有良好的高效防尘性能。     

PSA纳米纤维毡的制备和性能（英文）

以聚砜酰胺(PSA)无纺布为支撑层,采用静电纺丝法制备了PSA纳米纤维毡,并用于高温高效空气过滤领域;研究了环境湿度对PSA纤维成形的影响规律,探讨了纺丝时间、纺丝电压、接收距离对纳米纤维毡形貌、孔径、纤维直径及其力学性能的影响,以及纳米纤维毡面密度对滤材过滤效率和压阻的影响。结果表明:当环境相对湿度达到30%时,纳米纤维成形良好;当纺丝电压为22 kV,纺丝时间23 h,接收距离为16 cm时,制备的纳米纤维毡面密度为6.78 g·m~(-2),滤材过滤效率达到99.93%,过滤压阻为754 Pa,纳米纤维毡质量因子为9.63×10~(-3);PSA纳米纤维毡达到了PM2.5过滤的要求,有望在高温过滤领域得到广泛应用。     

不同相对湿度下亲疏水纳米纤维膜空气过滤性能实验研究

利用静电纺丝法制备了表面静态接触角为23.6°的具有亲水功能的PAN/PVP复合纳米纤维膜、接触角为81.2°的PAN纳米纤维膜、接触角为131.9°的具有疏水功能的PAN/PVDF复合纳米纤维膜。利用自行搭建的空气过滤实验台，在40%、55%、70%三种相对湿度下对三种纳米纤维膜进行空气过滤实验，对纳米纤维膜的过滤效率、阻力损失及品质因子进行分析。结果表明：三种纳米纤维膜的过滤效率随着相对湿度的增大而升高，PAN/PVP膜和PAN膜的阻力损失随着相对湿度的增大而增加，PAN/PVDF的阻力损失随着相对湿度的增大而减小；PAN/PVP膜和PAN膜的品质因子随着相对湿度的增大而减小，PAN/PVDF膜的品质因子随着相对湿度的增大而增大，湿度越大，PAN/PVDF纳米纤维膜的过滤性能越显著。     

溶液喷射纺丝制备PES-C/PES-CB复合纳米纤维膜

通过在酚酞聚醚砜(PES-C)纺丝液中添加不同含量的两性离子改性的酚酞聚醚砜(PES-CB),然后利用溶液喷射纺丝法制备PES-CB/PES-C复合纳米纤维膜,并通过扫描电子显微镜、红外、差示扫描量热仪、热重分析、接触角等对复合纳米纤维膜进行了测试表征,最后将复合纳米纤维膜进行淀粉溶液过滤测试。结果表明,随着PES-CB含量的增加,纳米纤维的直径不断减小,当PES-CB添加量达到30%时,复合纳米纤维膜的平均直径减小到300nm左右。同时由于两性离子支链的存在,纤维膜的亲水性也得到提高,但其耐热性降低。过滤测试结果表明,随着PES-CB含量的增加,膜的抗污染能力得到明显提高,当PES-CB添加量达到30%时,过滤淀粉溶液的水通量恢复率(FRR%)达到83%左右。结合纺丝过程及过滤性能测试来看,PES-CB添加量在30%左右制备的复合纳米纤维膜综合性能最佳。     

聚丙烯腈/氧化铁纳米粒子复合纳米纤维的制备及表征

利用静电纺丝技术制备了一种聚丙烯腈(PAN)/氧化铁(Fe_2O_3)纳米粒子复合纳米纤维。不同分子量的PAN得到不同直径的纤维薄;将PAN的N,N-二甲基甲酰胺溶液(DMF)与纳米Fe_2O_3混合得到PAN/Fe_2O_3溶液,然后利用静电纺丝技术制备PAN/Fe_2O_3纳米粒子复合纳米纤维;将静电纺丝制备的PAN纳米纤维膜与氯化铁(FeCl_3)溶液在不同p H条件下水热合成PAN/Fe_2O_3纳米粒子复合纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)对纳米纤维膜进行表征。结果表明:静电纺丝制备的PAN纳米纤维在水热条件下可以一定程度上克服Fe_2O_3纳米粒子易团聚问题。     

静电纺纳米纤维复合梯度型空气过滤材料的研究进展

概述了静电纺纳米纤维及其复合梯度过滤材料的特性,详述了国内静电纺纳米纤维复合梯度型空气过滤材料的制备、过滤模型理论及数值模拟等研究进展。基于不同纤维层过滤不同粗细颗粒物,每一层纤维网发挥各自独特作用,可采用多种结构和折叠结构复合,增大过滤面积,制备多层梯度的静电纺纳米纤维复合滤材,使滤材具有高效低阻、容尘量大、使用寿命长等特点,是未来空气滤材的重点研发方向;同时应加强过滤模型设计与数值模拟研究,通过滤材的应用数据不断修正模型,促进滤材性能的改进。     

静电纺纳米纤维/串珠纤维在低阻力过滤材料中的应用

利用浓度分别为15%和8%的二醋酸纤维素纺丝液,采用静电纺丝的方法在商业聚对苯二甲酸乙二酯(PET)非织造布表面同时复合沉积纳米纤维/串珠纤维混合均匀的纤维膜,并在纤维膜上再覆盖一层PET无纺布,制备了复合过滤材料。研究了纤维形貌对复合过滤材料过滤性能的影响,并分析了复合时间、复合电压和纳米纤维/串珠纤维纺丝液供液比对复合过滤材料过滤性能的影响。结果表明,在纳米纤维中加入串珠纤维有利于在保证过滤效率的前提下降低过滤阻力;随着复合时间的增加,过滤阻力先缓慢增长而后迅速增加,过滤效率则先迅速上升而后缓慢增加;随着复合电压的增加,过滤阻力有所下降而过滤效率变化不大,当复合电压增加到24 k V时,过滤效率得到提升但同时过滤阻力大幅增加;随着串珠纤维含量的增加,过滤效率和阻力总体上呈先下降后增大的趋势。当复合时间为60 min,复合电压为22 k V,纳米/串珠纤维供液比为10∶5时,所制备的复合过滤材料的过滤阻力仅为115 Pa,对0.5μm以上微粒的过滤效率达到96%以上。     

聚丙烯腈/羧基化碳纳米管纳米纤维膜制备及对铅离子的吸附效果

为此制备了一种聚丙烯腈(PAN)/羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)复合纳米纤维膜并探究其对废水中Pb²⁺的吸附效果。将MWCNTs-COOH与PAN混合成溶液，通过静电纺丝技术，成功制备了PAN/MWCNTs-COOH复合纳米纤维膜；采用扫描电子显微镜观察其形貌；并在pH=3,5,7的条件下进行吸附实验，探究PAN/MWCNTsCOOH复合纳米纤维膜对Pb²⁺吸附性能及吸附机理，用准一级和准二级动力学模型模拟吸附动力学进一步阐述实验数据；通过过滤吸附实验进一步研究PAN/MWCNTs-COOH复合纳米纤维膜在实际应用中对水中Pb²⁺的清除性能。结果表明所制备的纳米纤维膜具有致密网状结构，形态良好；与pH=3,5条件下相比，在pH=7时，PAN/MWCNTsCOOH复合纳米纤维膜吸附性能最优，对Pb²⁺吸附率达到70%及以上，并在80 min左右达到平衡；吸附动力学研究表明PAN/MWCNTs-COOH复合纳米纤维膜对Pb²⁺可能是化学吸附；过滤实验显示PAN/MWC...     

PAN/β-CD复合纳米纤维膜的制备及其对中性红的吸附

采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈(PAN)/β-环糊精(β-CD)复合纳米纤维膜。利用扫描电子显微镜观察PAN/β-CD复合纳米纤维的表面形貌,利用傅里叶变换红外光谱和X射线衍射初步分析复合纳米纤维的结构,采用紫外可见光分光光度计考察复合纳米纤维膜对中性红的吸附性能。结果表明:PAN/β-CD复合纳米纤维表面光滑且直径均匀;在所研究范围内,β-CD较均匀地分散在复合纳米纤维中并保留自身的空腔结构;w(PAN)为10%,w(β-CD)为4%时,所制复合纳米纤维膜对中性红的吸附率高达78.0%;吸附过程是自发进行的,符合Langmuir等温吸附方程。     

PVA静电纺丝工艺优化研究

以聚乙烯醇(PVA)为原料、去离子水为溶剂,通过静电纺丝制备PVA纳米纤维膜,利用正交实验探讨静电纺丝过程中纺丝液PVA浓度、纺丝距离、纺丝电压和注射速度对PVA纳米纤维膜形貌及纤维直径的影响,得出制备纤维膜的较佳工艺条件,并分析了纺丝液PVA浓度对纤维膜的力学性能和亲水性能的影响。结果表明：随着纺丝液PVA浓度的增加,PVA纤维的直径逐步变小,直径分布变窄;当纺丝液PVA质量分数为7%、纺丝电压为14 kV、纺丝距离为14 cm、注射速度为0.5 mL/h时,纤维膜的纤维直径最小,为203 nm;正交实验中PVA浓度、纺丝电压、纺丝距离、注射速度4个因素的极差值分别为87.00,49.67,18.33,11.67;纺丝液PVA质量分数从5%增加到7%,纤维膜的断裂强度从2.21 MPa提高至2.81 MPa,断裂伸长率从31.63%提高至56.39%,水接触角从37.7°提高至48.7°。     

水性聚氨酯/聚乙烯醇复合纳米纤维的制备及结构研究

将水性聚氨酯(WPUR)与聚乙烯醇(PVAL)按照不同质量比制备质量分数为8%的纺丝溶液,通过静电纺丝制备WPUR/PVAL复合纳米纤维。运用扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对WPUR与PVAL质量比不同的纺丝溶液制备的复合纳米纤维的微观形貌和结构进行分析。实验结果表明,PVAL的含量对复合纳米纤维的形成和形貌起着决定性的作用,随着溶液中PVAL含量的增加,纺丝过程中纺丝液逐渐从不连续复合纳米纤维转变为连续均匀的复合纳米纤维,纤维直径逐渐增大,当纺丝液中WPUR与PVAL的质量比为30∶70时,得到的复合纳米纤维形貌最佳,其平均直径为330.8 nm,具有最小标准差,为22 nm,同时随着纺丝溶液中PVAL含量的增加,所得复合纳米纤维的结晶性能增强。     

碳纳米管-聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及对亚甲基蓝的吸附

采用静电纺丝技术制备碳纳米管-聚丙烯腈(CNT-PAN)复合纳米纤维膜,以期利用CNT增强PAN纳米纤维的力学性能和染料吸附性能。通过扫描电子显微镜、物理吸附仪和电子万能试验机等对不同CNT含量的复合纤维膜的微观结构、孔隙率、比表面积以及力学性能进行了表征分析。以亚甲基蓝为模板分子研究了不同条件下纳米纤维膜对染料的吸附效果。结果表明,随着CNT含量的增加,纳米纤维的直径略微增大,膜孔隙率和孔径变化不大。CNT的加入明显提高了PAN的力学性能和对染料的吸附性能,CNT的质量分数为10%时CNT-PAN复合纳米纤维膜的性能最佳,与纯PAN纤维膜相比,断裂强度提高了152%,染料吸附率提高了将近30%。     

PAN/β-CD复合纳米纤维膜的制备及吸附性能研究

以聚丙烯腈(PAN)和β-环糊精(β-CD)为原料,以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,通过静电纺丝制备出不同β-CD含量的PAN/β-CD复合纳米纤维膜。采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、孔径及比表面积测定仪、紫外分光光度计对纳米纤维膜的形貌、结构、比表面积以及吸附性能进行了表征。结果表明:PAN/β-CD复合纳米纤维膜中,β-CD和PAN之间为简单的物理共混,β-CD保留了空腔结构;随着β-CD含量的增加,PAN/β-CD复合纳米纤维膜的直径增加,比表面积减小,对亚甲基蓝的吸附率增加;当β-CD相对PAN质量分数为40%时,PAN/β-CD复合纳米纤维膜的纤维直径粗细均匀,比表面积较小,为9.652 m2/g,对亚甲基蓝的吸附率较大,为97.48%。     

静电纺聚偏氟乙烯及其复合纳米纤维膜在过滤领域的研究进展

静电纺丝作为一种可以制备纤维直径几纳米至几微米之间超细纤维技术,是目前获得纳米尺寸纤维最有效的方法之一,聚偏氟乙烯(PVDF)也因其优异的物理和化学性能在众多领域备受青睐。近年来,利用静电纺丝技术制备直径分布、孔径大小以及所需性能等各方面达到指定要求的PVDF及其复合纳米纤维膜成为了国内外学者的研究热点。目前,已成功制备出了多种高性能化和多功能化的PVDF纳米纤维膜,并在医学、电工电气以及过滤等诸多领域有着十分广阔的应用前景。文中简述了静电纺PVDF及其复合纳米纤维膜的原理和影响因素,对电纺PVDF及其复合纳米纤维膜在空气过滤、油水分离以及重金属吸附等过滤领域的应用进行了介绍,指出电纺PVDF及其复合纳米纤维膜可能存在的问题及发展前景。     

PVP/WPU复合电纺纤维膜的制备及其雾霾过滤性能研究

通过静电纺丝法制备了聚乙烯吡咯烷酮/水性聚氨酯(PVP/WPU)复合纤维膜。采用扫描电镜(SEM)对该复合电纺纤维膜的形貌进行分析;利用PM sensor传感器测试过滤前后的空气颗粒物浓度,对复合纤维膜的过滤效率进行表征;通过孔隙率测试确定了PVP/WPU混合纺丝液的合理配比。结果表明:当混合纺丝液中PVP与WPU的质量分数均为7%时,可制得纤维笔直交错排列、形貌较好且孔隙率适中的复合电纺纤维膜,该纤维膜对雾霾空气中的小分子颗粒具有较高的过滤效率,其中对PM2.5和PM1.0的过滤效率分别比纯PVP膜提高了15.14%和20.05%。     

PLA微纳米纤维复合过滤非织造布的制备与性能

通过液喷侧吹纺丝方法制备了聚乳酸(PLA)微纳米纤维和PLA/聚丙烯(PP)熔喷复合过滤非织造材料,探讨了液喷工艺参数对PLA微纳米纤维直径和分布的影响,并对不同制备条件下的PLA/PP复合过滤非织造布的力学性能、透气性及过滤性能进行了测试。结果表明,在PLA溶液质量分数为7%,风压为0.3 MPa,接收距离为35 cm,挤出速率分别为15,20,25 m L/h的条件下,可获得直径分别为0.98,1.02,1.12μm的PLA微纳米纤维。当液喷侧吹时间为30 min、挤出速率为20 m L/h时,PLA/PP复合过滤非织造布的透气性下降了52.48%,而过滤阻力、断裂强度和过滤效率分别提高了22.79%,94.51%和46.84%,其综合性能得到明显改善。