静电纺丝复合滤材制备及性能研究

研究了纺丝液浓度对聚丙烯腈(PAN)静电纺丝纤维直径,以及对PAN静电纺丝纳米纤维膜复合滤材过滤性能的影响。测试结果表明,纺丝液浓度增加,静电纺丝纤维直径变粗,孔径增大,其中质量分数为16%的纺丝液具有良好的纺丝性能,静电纺丝所得的纳米纤维直径均匀,复合后滤材在颗粒直径0.3μm,过滤风速5.3 cm/s的测试条件下,过滤效率达到99.98%,阻力为138 Pa,达到H13级别,具有高效低阻特性。     

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。     

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。     

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。     

聚结层排布对高压天然气净化用滤芯过滤性能影响的实验研究

本工作利用聚结滤芯过滤性能实验装置,通过改变滤芯内部的滤材排布,研究了聚结层为单一滤材以及由不同滤材排布组合的滤芯过滤性能,分析了聚结层排布方式对过滤效率、压降、饱和度及液体分布的影响。结果表明,由单一滤材组成的滤芯过滤效率随滤材孔径减小而增大,但孔径最小时由于压降较高,导致滤芯综合过滤性能反而最差。疏油在前、亲油在后的聚结层排布方式可提高滤芯过滤效率、减少液滴二次夹带,且以两层相同滤材交错排列的滤芯过滤效率比单层滤材交错排列明显更高,压降也相对较低,使得综合过滤性能显著提升。继续增加进气侧的疏油滤材层数可延缓压降增长、提高运行寿命,滤芯稳态品质因子达到最大值(0.30 kPa-1)。聚结层排布方式对滤芯过滤性能的影响主要通过改变液体分布形式而实现,且末层滤材的通道结构变化是导致不同聚结层排布方式的滤芯过滤性能出现差异的主要原因。     

静电纺丝制备锂离子电池负极用多层柔性聚丙烯腈/沥青碳纤维复合材料的方法

正本发明属于石油化工和碳纳米交叉领域,涉及一种静电纺丝制备锂离子电池负极用多层柔性聚丙烯腈/沥青碳纤维复合材料的方法。首先通过静电纺丝制备聚丙烯腈纤维,脱油和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液再经静电纺丝制备混纺纤维并收集在聚丙烯腈纤维上,重复上述步骤即可制得具有多层结构的聚丙烯腈/沥青复合纤维材料,经过预氧化和碳化,制得多层柔性聚丙烯腈/沥青碳纤     

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。     

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。     

静电纺醋酸纳米纤维滤膜的制备及性能分析

为了制备高效低阻的纳米纤维空气过滤膜,采用静电纺丝技术,制备了醋酸(CA)不同质量分数、不同纺丝时间的CA纳米纤维膜,研究了CA质量分数和纺丝时间对CA纳米纤维膜的微观形貌、透气性、过滤性能等性能的影响。结果发现:随着CA质量分数和纺丝时间的增加,CA纳米纤维膜的透气率先减小后增加,过滤效率和阻力压降均先升高后降低,当CA的质量分数为12%,纺丝时间为60 min时,透气率达到247.67 mm/s,水接触角104°,过滤效率为99.94%,阻力压降为238.14 Pa,此时品质因子达到最大数值为0.030 95 Pa~(-1)。     

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%。     

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。     

疏油改性对玻纤聚结元件气液过滤性能的影响

气液聚结元件在压缩气体净化等工业领域应用广泛，目前聚结元件的性能难以满足行业不断增长的需求，但是提高聚结元件过滤效率的同时，阻力也会随之升高，不利于其综合性能的优化。为研制低阻高效的聚结元件，利用不同浓度氟硅氧烷丙烯酸酯溶液对聚结滤材进行疏油改性，分析了表面能不同的滤材在气液过滤过程中压降、过滤效率以及二次夹带现象的变化，并对改性在聚结滤芯上的应用效果进行研究。结果表明，改性滤材在过滤效率提高10%的同时，稳态压降可降低约30%。滤材表面性质变化导致的跳跃压降减小是稳态压降降低的主要原因；滤材内液体分布对扩散、惯性分离作用的增强以及二次夹带的减少是效率提高的主要原因。对于表面能不同的疏油滤材，稳态压降和效率均随表面能的减小而升高。聚结滤芯经过改性后品质因子最大可提高92%。     

孔径梯度分布对亲油型滤材气液过滤性能的影响

在天然气净化、大型旋转机械曲轴箱通风和压缩空气过滤等领域,气液聚结过滤器具有广泛的应用。利用滤材过滤性能实验装置,分析了气液过滤过程中不同孔径梯度分布的亲油型滤材的压降、穿透率和饱和度变化,比较了其过滤性能、内部液体分布特性以及对液滴二次夹带现象的影响。结果表明：在气液过滤过程“通道压降”阶段,孔径递增滤材压降和0.8 μm以上液滴穿透率的变化曲线具有明显的分层特征。不同孔径梯度分布滤材的稳态过滤性能存在明显差异,主要原因是滤材内部存在液体运移通道的传递现象。通过与孔径递减和孔径均匀分布滤材的稳态过滤性能对比,发现孔径递增滤材在保证较低压降的同时具有最高的品质因子,有利于减少液滴二次夹带现象的发生,且对0.8 μm以上不同粒径液滴均具有最高的过滤效率,即孔径递增滤材在气液聚结过滤器设计中更具优势。     

钢丝毛刷辊式静电纺PVA纳米纤维

设计了一种批量制备连续纤维的钢丝毛刷辊静电纺丝装置,研究了固定距离时溶液浓度及电压对毛刷PVA溶液静电纺丝产量的影响。考察了不同浓度PVA在不同纺丝距离、纺丝电压、毛刷转速下的纤维直径分布与纤维形貌。借助扫描电镜对制得的纳米纤维形貌进行观察,并应用Nano Measurer软件对纤维的直径及其分布进行了测量统计。综合考察结果,得出最佳的纺丝溶液浓度为12%,接收板距离为10 cm,电压为40 k V。     

磁场辅助静电纺PAN纳米纤维有序度的研究

采用磁场辅助静电纺丝法制备了有序聚丙烯腈(PAN)纳米纤维,分析了PAN/二甲基甲酰胺(DMF)溶液浓度、纺丝电压、注射速度、磁铁间距和溶剂DMF及DMF与二甲基亚砜(DMSO)混合溶剂等因素对PAN纤维有序度的影响。结果表明:随着PAN/DMF溶液中PAN浓度增大,PAN纤维有序度逐渐增大;注射速度对纤维有序度影响不明显;随着纺丝电压和磁铁间距增大,PAN纤维有序度先增大后减小;DMSO的加入,使溶液可纺性降低,不利于纤维有序排列;对于PAN/DMF溶液体系,适宜的磁场辅助静电纺丝的工艺参数为PAN质量分数12%,纺丝距离12 cm,电压14 k V,注射速度0.5 m L/h,磁铁间距2.5 cm,纺丝得到的PAN纳米纤维的有序度为92%。     

聚乙烯醇静电纺丝纳米纤维的制备及形貌研究

利用静电纺丝技术制备聚乙烯醇（PVA）纳米纤维材料,通过正交试验调节制备过程中纺丝电压、纺丝距离和纺丝溶液浓度等工艺参数,探究其对PVA纳米纤维直径大小、直径分布以及纤维形貌的影响。结果表明,影响纳米纤维形貌的主要因素排序是纺丝溶液浓度＞纺丝距离＞纺丝电压,并确定最优水平组合为纺丝电压为20 kV,PVA纺丝溶液浓度为6 %(质量分数,下同),纺丝距离为12 cm。     

孔径梯度分布对亲油型滤材气液过滤性能的影响

在天然气净化、大型旋转机械曲轴箱通风和压缩空气过滤等领域,气液聚结过滤器具有广泛的应用。利用滤材过滤性能实验装置,分析了气液过滤过程中不同孔径梯度分布的亲油型滤材的压降、穿透率和饱和度变化,比较了其过滤性能、内部液体分布特性以及对液滴二次夹带现象的影响。结果表明:在气液过滤过程"通道压降"阶段,孔径递增滤材压降和0.8μm以上液滴穿透率的变化曲线具有明显的分层特征。不同孔径梯度分布滤材的稳态过滤性能存在明显差异,主要原因是滤材内部存在液体运移通道的传递现象。通过与孔径递减和孔径均匀分布滤材的稳态过滤性能对比,发现孔径递增滤材在保证较低压降的同时具有最高的品质因子,有利于减少液滴二次夹带现象的发生,且对0.8μm以上不同粒径液滴均具有最高的过滤效率,即孔径递增滤材在气液聚结过滤器设计中更具优势。     

静电纺间位芳纶纳米纤维的制备工艺参数

通过静电纺丝方法,将氯化锂/N,N–二甲基乙酰胺(Li Cl/DMAc)溶解间位芳纶(PMIA)制备了PMIA纳米纤维,探索了溶液浓度、接收距离、纺丝电压及接收速度等工艺参数对纤维形貌及其直径分布的影响。通过扫描电子显微镜观察了PMIA纳米纤维形貌及应用Image-J软件测量统计了PMIA纤维直径。结果表明,溶液浓度为8%~10%、纺丝电压为16~18 k V、接收距离为15~20 cm,接收速度60~80 r/min的范围内,间位芳纶纳米纤维成型良好,直径分布范围为100~120 nm;PMIA纳米纤维直径随着溶液浓度的减小、静电电压的增加而减小,随着接收速度的增加纤维取向增加。     

静电纺丝法制备碳纳米纤维的研究进展

碳纳米纤维优异的物理和化学性能使其在众多领域备受青睐,静电纺丝技术是利用电场力将聚合物溶液或熔体进行纺丝的加工技术,是目前获得纳米尺寸纤维的有效方法之一。利用静电纺丝技术制备直径分布,孔径大小,所需性能等方面达到指定要求的碳纳米纤维,是研究者所研究的重点方向之一。本文介绍了静电纺丝的原理,溶液性质、纺丝电压、推速和接受距离对静电纺丝的影响,以及碳纳米纤维的制备、改性及应用进展。