羊毛角蛋白与PVA复合纤维膜的制备及其在医用口罩滤芯中的应用

对大量废弃的羊毛纺织品进行回收利用，提取角蛋白并将其与聚乙烯醇(PVA)制备成复合纤维膜，应用于医用口罩滤芯材料中。采用酸/碱等电点沉淀法制备羊毛角蛋白，离心提纯后与不同浓度的PVA共混配置纺丝溶液，利用静电纺丝法在医用口罩基底材料上喷制角蛋白/PVA纳米纤维膜。分别对试样进行电镜、红外光谱和粉尘过滤测试分析并比较不同角蛋白与PVA质量分数下纤维膜的物化性能差异。电镜实验结果表明：角蛋白质量分数一定时，当PVA质量分数越高，制备的纤维直径随之变大；PVA溶液质量分数一定时，随着角蛋白质量分数的提高，制备的纳米纤维的直径变小。红外光谱测试显示角蛋白与PVA通过氢键稳定的结合在一起。接触角测试显示加入角蛋白后能明显改善滤芯材料的亲水性。空气过滤效率测试表明，当PVA溶液质量分数为6%,角蛋白与PVA比为30∶70时，过滤效率最高，可达97.17%。     

纳米复合口罩过滤性能影响因素的正交试验分析

为了提高纳米复合口罩的过滤性能,采用静电纺丝技术,以丝胶蛋白、聚环氧乙烷为原料制备丝胶纳米复合口罩用料;设计四因素三水平正交试验,分析纳米复合口罩的过滤性能影响因素。结果表明:纺丝时间是影响纳米复合口罩过滤效率与吸气阻力的最重要因素,平均纤维直径的影响次之,而无纺布层数和无纺布克重对其影响较小。当纳米复合口罩制备工艺参数为纺丝时间10h,平均纤维直径472nm,无纺布克重20g/m2,无纺布层数为2层时,口罩的过滤效果好。     

聚乙烯醇电纺膜/PP纺黏布复合过滤材料的制备

利用静电纺丝技术制备聚乙烯醇/淀粉(PVA/SS)纳米纤维膜,再将其与PP纺黏布复合。通过SEM和FTIR表征纤维表面形貌和分子结构,探究PVA/SS纳米纤维膜的最优纺丝工艺参数,并测试PVA/SS纳米纤维膜的抗水解性能及PVA/SS/PP复合膜的过滤性能。结果表明,当纺丝液质量分数为11%、PVA/SS质量比为3∶1、纺丝电压为30 kV、喂液速率为0.8 mL/h、接收距离为19 cm时,纤维表面形貌最优,经160℃热处理的PVA/SS纳米纤维膜的抗水解性能优异。采用最优工艺参数纺制的PVA/SS纳米纤维膜的孔径分布在378.00～742.00 nm,平均孔径为689.00 nm。PVA/SS/PP复合膜对直径大于0.3μm的细微颗粒的过滤效率最高可达到99.363%,过滤阻力为137 Pa,低于相关国家标准的规定。     

拒油拒水型纳米纤维瓦楞纸的制备及性能

静电纺纳米纤维具有比表面积大、纤维直径小、孔隙率高等优点,被广泛应用于空气过滤、能源光电、防水透湿等领域。利用静电纺丝技术制备氟聚氨酯(FPU)/聚氨酯(PU)/氯化锂(LiCl)纳米纤维瓦楞纸复合过滤材料,通过不同测试方法对纳米纤维瓦楞纸复合过滤材料的性能进行表征。结果显示:随着FPU质量分数的增大,纤维直径逐渐增大;当FPU质量分数为12%时,纤维直径较为规整,纤维间无粘连现象,纤维直径分布均匀,平均直径为187 nm,此时纳米纤维膜的水和油接触角分别为131°和133°,有较好的疏水性和疏油性;当纳米纤维膜的面密度为2.632 g/m^2时,纳米纤维瓦楞纸复合过滤材料的过滤效率和过滤阻力分别为93.7%和109 Pa(在气流速度为5.33 cm/s,气溶胶的粒径为0.3μm的条件下测试)。由此可见纳米纤维瓦楞纸复合过滤材料在过滤领域有较好的应用前景。     

水性聚合物纳米纤维PM_(2.5)过滤材料开发

通过静电纺丝技术制备PAA与PVA共混纳米纤维膜并对其进行热处理,采用SEM、FTIR对其进行表征,并对其抗水解性能和过滤性能进行评价。结果表明:PVA/PAA溶液的最佳纺丝质量分数为17%,PVA与PAA的质量比为1∶1,160℃热处理后PVA/PAA纳米纤维过滤膜具有优异的抗水解性能和过滤性能,针对0.3μm及以上直径颗粒的过滤效率为99.477%,过滤阻力仅为88 Pa,且在85℃热水中仍能保持良好形态。     

静电纺PAN纳米纤维膜的微观结构与过滤性能研究

采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,研究其微观形貌及过滤性能。结果表明,所制备的PAN纳米纤维形态结构良好。纺丝液中PAN质量分数大时(18 wt%)纤维直径最大;PAN质量分数小(14 wt%),且纺丝电压最大(24 Kv)时,纤维直径最小。纤维直径大时,膜的平均孔径大,为7.6μm;纤维直径小时,膜的平均孔径最小,为2.7μm。孔径最小的纳米纤维膜的过滤效率最佳,达到了98.3%,且呼吸阻力为16.4 mm H2O。     

PVA/SS复合纳米纤维的形态研究

以去离子水为溶剂,配制聚乙烯醇(PVA)和丝胶(SS)质量分数不同的PVA/SS共混液,并采用静电纺丝技术纺制PVA/SS复合纳米纤维膜。研究PVA/SS复合纳米纤维的表面形貌和直径,发现:当PVA质量分数在6.0%～10.0%,PVA与SS质量比不小于1时,都能纺制出PVA/SS复合纳米纤维。该研究结果有利于将废旧丝胶再生制成功能性新材料。     

空气过滤用聚丙烯腈静电纺纤维膜的制备及其性能

为开发用于空气过滤的纳米纤维,采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,探讨了其纺丝液质量分数及纺丝电压对所纺纤维微观形貌的影响,同时研究了纤维膜厚度对过滤效率和压降的影响。实验结果表明:PAN纺丝液质量分数为12%,纺丝电压为20 k V时,所得纤维粗细均匀,平均直径为230 nm;当纤维膜厚度由18μm增至35μm时,过滤压降则由121.93 Pa升至591.75 Pa,而过滤效率由81.78%升至99.24%。对过滤性能较好的纤维膜分别进行力学性能和泡压法滤膜孔径测试,测得此纤维膜的弹性模量为223.67 MPa,断裂伸长率为51.96%,拉伸断裂应力为5.93 MPa,拉伸强度为7.77 MPa,拉伸屈服应力为2.79 MPa,平均孔径为2.064 3μm。     

无纺布的亲水改性及其抗生物腐蚀性能

无纺布膜生物反应器（MBR）以其占地面积小、固液分离效果好,成为难降解印染废水处理技术的重要发展方向,但其存在膜污染问题。通过采用聚乙烯醇（PVA）对无纺布进行亲水改性,来提高改性无纺布的亲水性及抗腐蚀性能。结果表明,在PVA质量浓度小于1 g/L、戊二醛（GA）为0.5%的条件下,随着PVA质量浓度的提高,无纺布的亲水性逐渐增强,动态接触角由112.7°降至22.0°,但抗生物腐蚀性较差;高浓度PVA改性的无纺布亲水性较好,但抗腐蚀性能差;当GA质量分数为2.0%、PVA为10 g/L条件下改性,无纺布的牛血清蛋白(BSA)单位吸附量由改性前的7.043 6 g/m2降低至3.142 5 g/m2,抗污染性大大提高。     

抗菌PVA/SA纳米纤维膜的制备及性能研究

文中采用静电纺丝技术制备了负载Ag的聚乙烯醇与海藻酸钠(Ag@PVA/SA)纳米纤维膜,优化了工艺条件并测试了不同纳米纤维膜的过滤性能和抗菌性能。结果表明,制备负载银的PVA/SA复合纳米纤维膜的最佳工艺条件:聚乙烯醇质量分数10.0%,纳米银粒子质量分数5.0%,海藻酸钠浓度1.0%,纺丝电压25 kV、纺丝距离为24 cm、喂液量为0.1 mL/h;最优工艺条件下制备的负载Ag的PVA/SA复合纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有一定的抑制作用,过滤效率为99.2%。     

静电纺PAN纳米纤维膜过滤性能研究

为了得到高过滤性能、低压降的纳米纤维过滤材料,研究不同质量分数的聚丙烯腈(PAN)纺丝液在不同纺丝参数下制备的纳米纤维膜,并对其形貌、结构、孔径及过滤性能进行了表征。结果表明,随着PAN质量分数的增大,静电纺丝得到的纳米纤维直径增大,纤维膜平均孔径增大,过滤效率先增大后减小。随着施加电压的增大,制备的纳米纤维直径变小,纤维膜平均孔径减小,过滤效率增大。随着注射速度的增大,制备的纳米纤维直径变化不大,纤维孔径更均匀,过滤效率得到提升。研究得到最佳的静电纺丝参数为:PAN质量分数18%,施加电压18 k V,注射速度1.5 m L/h。     

水溶性聚合物PVA纳米纤维基PM2.5过滤材料研究

利用多针头静电纺丝技术制备水溶性聚合物PVA纳米纤维基PM_(2.5)过滤材料,基于单因素试验及正交试验探究最佳纺丝工艺,测试其抗水解性能、红外光谱、孔径分布及过滤性能。结果表明:最佳纺丝工艺为纺丝液质量分数10%、纺丝电压30 kV、喂液速率1.0 mL/h,所得纳米纤维形貌最佳,纤维平均直径为116.99 nm、纤维直径CV值为15.09%。抗水解性能及红外光谱测试表明,与GA交联后再进行热处理能有效改善PVA的水解性。孔径分布及过滤性能测试表明,水溶性聚合物PVA纳米纤维基PM_(2.5)过滤材料是优秀的空气过滤材料,由PP纺黏布、水溶性聚合物PVA纳米纤维基PM_(2.5)过滤材料、PP纺黏布组合形成的复合过滤材料,对直径在0.3μm及以上的颗粒的过滤效率超过99%且过滤阻力仅为90 Pa,完全符合相关国家标准。     

多孔聚苯乙烯纤维滤膜的形貌结构与过滤性能

采用静电纺丝技术，以四氢呋喃/N,N-二甲基甲酰胺(THF/DMF)为混合溶剂制备多孔聚苯乙烯(PS)微纳米纤维滤膜。系统探讨了PS质量分数、混合溶剂配比及纤维膜厚度对PS微纳米纤维形貌及滤膜过滤效率和过滤阻力的影响。结果表明：随着混合溶剂中THF质量分数的增加，纤维的平均直径逐渐增大，分布在0.8～7.8μm,纤维表面呈现出密集的多孔结构，纤维膜的过滤阻力显著减低。在PS质量分数为15%,THF/DMF溶剂质量配比为90/10,纤维膜厚度为(273±4)μm的条件下，纤维膜对NaCl气溶胶和DOP气溶胶的过滤效率分别为99.08%和96.97%,过滤阻力分别为105.8和116.3 Pa,品质因子分别为0.044 3和0.030 1 Pa^-1,可应用于空气过滤材料领域。     

聚氨酯抗菌纳米纤维及其空气过滤性能

利用静电纺丝技术,在纺丝液中添加纳米银粒子,制备具有抗菌功能的聚氨酯(PU)纳米纤维膜,并分析了纺丝液配比及纺丝工艺等对纳米纤维膜结构和性能的影响。结果表明:当PU质量分数为14%,氯化锂(LiCl)质量分数为0.3%,纳米银粒子质量分数为0.1%时,纳米纤维形貌较均匀,纤维平均直径最小,为171 nm,纤维膜具有较强的抗菌性。此外,还探讨了不同走布速度下纳米纤维膜的过滤性能,当走布速度为0.18 m/min时,纳米纤维膜过滤效率达到最大,过滤效率为86.32%,过滤阻力为25.93 Pa。     

静电纺PVA/SA复合纳米纤维膜制备工艺的优化

通过调节溶液质量分数、质量比、纺丝电压、供液速度、接收距离和辊筒转速等工艺参数,探讨不同条件对静电纺聚乙烯醇(PVA)/海藻酸钠(SA)复合纳米纤维膜的影响,制备纤维形貌优良的复合纳米纤维膜。使用场发射扫描电镜(FE-SEM)观察复合纳米纤维膜的形貌,并分析纤维直径及其分布。结果表明:最优工艺参数为聚乙烯醇质量分数10%、海藻酸钠质量分数2%、质量比8∶2、纺丝电压19 kV、供液速度1.6 mL/h、接收距离19 cm、辊筒转速300 r/min。此时,可得到形貌良好、分布均匀,平均直径为120.8 nm的复合纳米纤维。     

聚乙烯醇纳米纤维纱线的制备及其性能研究

通过静电纺丝法制备了PVA纳米纤维,采用边牵伸边加捻的方法制备了PVA纳米纤维纱线并测试其性能。研究结果表明:当PVA质量分数在6%~12%时,PVA纳米纤维的平均直径在201.3~602.8 nm;当PVA质量分数为9%时,PVA纳米纤维的形貌最好,纤维直径均匀,表面光滑,无黏结;9%PVA纳米纤维纱线的抱合状态良好,平均细度为27.38 tex。通过观察扫描电镜图可知:当PVA质量分数为2%~6%时,纳米纤维表面不光滑;PVA质量分数为8%~12%时,纺丝效果较好,其中,9%的纺丝效果最佳,纤维直径均匀,表面光滑,无黏结;PVA质量分数增加到14%后,无法顺利纺丝。相较于棉纱线,9%PVA纳米纤维纱线的伸长较高,为64.34 mm,但是断裂强力和断裂强度没有棉纱线大。     

静电纺PAN/竹炭粉纳米纤维膜及其过滤性能

利用静电纺丝技术制备PAN/竹炭粉纳米纤维膜,探讨了竹炭粉含量对纳米纤维膜微观形貌与纤维直径的影响,以及复合纳米纤维膜的过滤性能。研究结果表明:在相同工艺参数条件下,加入质量分数为2.0%的竹炭粉时,所得纳米纤维膜中纤维的直径较小(397.26nm),且纤维直径分布均匀。以纯PAN纳米纤维膜+PAN/竹炭粉纳米纤维膜+纯PAN纳米纤维膜结构作为芯层,聚丙烯(PP)非织造布作为外层制成的过滤材料,其流量大、阻力低,过滤效率高达99.85%。     

聚乙烯醇/海藻酸钠/黄连素医用敷料制备及其性能

为提高聚乙烯醇(PVA)/海藻酸钠(SA)医用敷料的抗菌性和耐水性能,采用黄连素(BR)为天然抗菌剂负载在医用敷料上,通过静电纺丝法制备PVA/SA/BR纳米纤维膜,并在氯化钙无水乙醇溶液中进行交联处理,对PVA/SA/BR纳米纤维膜的化学结构、抗菌性能、吸液性能以及力学性能进行表征与分析。结果表明:BR负载在PVA/SA纳米纤维上形成明显串珠,且与PVA/SA结合良好,氯化钙交联处理后PVA/SA/BR纳米纤维膜由网状变为平滑膜状;当BR质量分数为6%时,PVA/SA/BR纳米纤维膜断裂强度为1.76 MPa,其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.41%、97.89%;当氯化钙质量分数为4%,交联时间为4 h时,PVA/SA/BR纳米纤维膜的断裂强度为4.17 MPa,吸液倍率为1 257%。     

前沿

正日本纳米纤维口罩可重复洗涤百次据报道,从日本东京工业大学剥离出来的创业公司Zetta,开发出一种无纺布纳米纤维材料,这种材料经过清洁剂洗涤100次后,防护能力依然不会受到影响,该公司正计划利用这种材料生产口罩。N95口罩材料纤维的直径介于3～5μm,能过滤至少95%空气悬浮微粒,阻挡小至0.3μm的微粒。Zetta将商业化生产的无纺布纳米纤维称作Z-Mask,其纤维     

双喷静电纺聚酰胺6/聚酰胺66纳米蛛网纤维膜的制备及其空气过滤性能

为提高聚酰胺6/聚酰胺66纳米蛛网纤维膜(NSFM)的过滤性能,采用双喷静电纺制备了聚酰胺6/聚酰胺66纳米蛛网纤维膜,研究了纺丝液中Ca Cl2的质量分数、电压、环境湿度等参数对蛛网覆盖率及纤维形态的影响;将NSFM与导电布组成复合膜,分析了蛛网覆盖率和NSFM面密度对复合膜空气过滤性能的影响。结果表明,当Ca Cl2的质量分数为2%,纺丝电压为20.0 k V,环境湿度为40%时,蛛网覆盖率最高;随着蛛网覆盖率的增加,过滤品质因子提高;NSFM的面密度为0.5 g/m2时,复合膜的综合过滤效果最好。