日常防护型口罩结构分析及性能研究

为了研究口罩结构参数对过滤性能及透气透湿性能的影响,对8种日常防护型口罩内层、过滤层及外层的结构参数进行分析,并对其透气透湿性能、过滤性能进行测试和表征.结果表明:过滤层结构参数对过滤性能的影响权重从大到小依次为:纤维直径、平均孔径、孔隙率,且随着纤维直径的减小,口罩的过滤性能呈增大趋势;口罩整体的透气性能主要受口罩内...     

熔喷非织造过滤材料直径对医用口罩过滤性能的影响

为研究熔喷非织造过滤材料直径对医用口罩过滤性能的影响,指导高效低阻的医用防护口罩的制备,对医用防护口罩、医用外科口罩、医用颗粒物防护口罩和医用普通及护理口罩四大类共7种非织造医用口罩的纤维直径和过滤性能进行了测试,研究了直径对过滤效率的影响。研究表明:纤维直径越小,过滤效率越高;纤网的直径粗细不均匀时,直径变异系数越大,过滤效率越高。     

医用防护口罩过滤层性能的对比与分析

对国内所生产的医用防护口罩过滤层样品和国外样品的综合物理性能进行测试及分析,尤其是两者静电驻极前后的过滤效率和静电势,包括过滤层的纤维直径、透气性、过滤效率、厚度、面密度、拉伸强力、孔径和静电势等。测试结果表明,国外过滤层材料的纤维直径小且均匀性高。提出改进相应生产线从而提升产品质量的建议。     

口罩用聚丙烯熔喷布的结构与过滤性能研究

后新冠疫情时代,口罩已经成为人们在公共场合的必需品,聚丙烯熔喷布作为口罩三层结构中的重要组成,对防护效果和舒适程度起到了决定性的作用。本文通过系统测试随机收集的20个聚丙烯熔喷布样品的基本参数、微观形貌、过滤性能、通气阻力、透气性和透湿性,研究了熔喷布的纤维直径及其均匀程度和孔隙率等结构参数与上述性能之间的内在联系,得到如下结论：过滤效率、通气阻力和透气性均受熔喷布中纤维直径及其均匀程度的影响,纤维直径越小、越均匀,熔喷布的盐性/油性颗粒物过滤效率和透气性能越好,通气阻力越低,且熔喷布孔隙率与其通气阻力和透气性之间存在线性关系;纤维直径及其均匀程度对于透湿性的影响较小,过滤效率和透湿性与熔喷布孔隙率之间均未呈现稳定的变化趋势。     

芳纶纳米纤维膜的宏量制备及其高温过滤性能

利用静电辅助溶液喷射纺丝设备制备了间位芳纶(PMIA)纳米纤维膜,通过单因素法研究了纺丝液浓度、感应电压、牵伸风压等纺丝工艺参数对纤维膜形貌、直径和平均孔径的影响规律。并进一步研究了不同面密度PMIA纳米纤维膜的过滤性能。结果表明:纺丝液浓度和感应电压影响着纤维分布和纤维形态,纺丝液浓度和牵伸风压对纤维直径影响较大,感应电压和纺丝液浓度对纤维膜的平均孔径影响显著;当纤维膜的面密度为11 g/m2时,其过滤效率可达到99.429%,压降为125.9 Pa,表明PMIA纳米纤维膜具有良好的过滤性能;且PMIA纳米纤维膜在278.2℃以下能保持稳定的热力学性能,有利于其在高温高效空气过滤材料领域的应用。     

原料对KD-100液体过滤材料结构与性能的影响

本文以不同纤度的涤纶纤维为原料,经过水刺加固、聚丙烯酸酯黏合剂上胶制备KD-100液体过滤材料。在其他工艺参数不变的情况下,分析研究了不同纤度的涤纶纤维配比及聚丙烯黏合剂含量对液体过滤材料结构与性能的影响。结果表明,低纤度的纤维使材料的平均孔径、过滤阻力降低;高纤度纤维有利于提高材料过滤稳定性及改善力学性能。随着聚丙烯酸酯黏合剂含量的增加,滤料的平均孔径和孔隙率减小、过滤阻力和过滤效率增大、纵横向断裂强度升高、断裂伸长率降低。     

双组分橘瓣型纺粘水刺材料的过滤和力学性能

为获得过滤和力学综合性能优异的双组分橘瓣型纺粘水刺材料,采用单因素试验方法研究了纤网面密度对纺粘水刺非织造材料孔径、过滤性能、拉伸性能以及撕裂性能的影响,并对其结构形貌进行观察分析。结果表明：双组分纤维呈中空橘瓣状,纺粘水刺材料表面纤维大部分裂离为超细纤维,中间层纤维基本为完整的中空结构;纺粘水刺材料的平均孔径为7 ~ 10μｍ,且随着纤网面密度的增大而逐渐减小,过滤效率对应提高;纤网面密度对纺粘水刺材料的纵横向拉伸强力、断裂伸长率和撕裂强力影响显著,随着纤网面密度的提高,上述力学性能指标均逐渐增大,但受到铺网加工方式影响,纺粘水刺材料的纵横向力学性能差异仍较大。     

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。     

梯度结构耐高温纤维过滤材料的结构与性能

为探究梯度结构纤维过滤材料的制备工艺对过滤材料结构、性能的影响,制备了聚苯硫醚纤维-聚四氟乙烯超细纤维(PPS-PTFE)滤料,并分析了制备工艺(超细纤维层面密度和水针能量)对结构和过滤性能的影响,建立了对应的二次方模型。结果表明:超细纤维层的面密度对孔径大小和过滤效率均有显著的影响,随着超细纤维层面密度从(49±3.8)g/m~2增大到(181±12.5)g/m~2,试样的模态孔径从20.22μm降低到12.52μm,而对2.05μm颗粒物的过滤效率从63.41%提高到91.87%;水针能量在3 738~8 755 J/g范围内,过滤效率和过滤阻力均随着水针能量的增大而增大;建立的二次方模型的置信度高,表明模型适用于梯度结构的耐高温纤维过滤材料的工艺设计。     

熔喷非织造材料厚度对过滤性能的影响

熔喷非织造过滤材料广泛地应用于空气和液体过滤领域。根据熔喷非织造材料的过滤机理,研究了材料厚度变化对过滤效率及其他滤效参数的影响。试验数据表明:随着熔喷非织造材料厚度的增加,过滤效率显著提高,材料的平均流量孔径和泡点孔径减小,而泡点压力、平均流量压力和过滤阻力增大。     

如何提升熔喷布过滤效率?

熔喷非织造布作为医用口罩的核心材料,其过滤效率直接影响口罩的防护效果。影响熔喷布过滤性能的因素很多,如纤维线密度,纤网的结构、厚度和密度等。但是,作为口罩的空气过滤材料,如果材料太紧密,孔隙太小,呼吸阻力太大,使用者无法顺利吸入空气,口罩也就失去了使用价值。这就要求过滤材料不仅要提高其过滤效率,还要尽可能地降低其呼吸阻力,而呼吸阻力和过滤效率是一对矛盾体。静电驻极处理工艺就是解决呼吸阻力和过滤效率这对矛盾体的最好办法。     

过滤时间对空气过滤材料过滤性能的影响

通过设定不同的过滤时间,测试静电纺纳米纤维膜和熔喷非织造材料的过滤性能,研究其过滤效率和过滤阻力随过滤时间的变化规律。结果发现:过滤时间的增加使得过滤效率和过滤阻力呈现不同程度的增长。过滤时间的增加对静电纺纳米纤维膜过滤性能的影响较显著,设计面密度为10.00 g/m~2的静电纺纳米纤维膜的过滤效率和过滤阻力明显上升,而设计面密度为20.00和40.00 g/m~2的静电纺纳米纤维膜因孔径过小导致其过滤阻力在短时间内超过1 000 Pa,故面密度较大的静电纺纳米纤维膜不适合用于普通的空气过滤。熔喷非织造材料结构较蓬松,孔径较大,孔隙不易被堵塞,当过滤时间为12 h时,除设计面密度为40.00 g/m~2的熔喷非织造材料过滤阻力增加较明显外,其他熔喷非织造材料的过滤效率和过滤阻力增幅均不大。     

热黏合聚乙烯/聚丙烯双组分纺黏非织造材料性能及其过滤机制

为研究热黏合加固技术对双组分纺黏非织造材料结构和性能的影响,以聚乙烯(PE)为皮层组分、聚丙烯(PP)为芯层组分,采取热轧和热风2种热黏合方式制备了PE/PP皮芯型双组分纺黏非织造材料,借助扫描电子显微镜、自动滤料测试仪、孔径测试仪、渗水性测定仪等对2种方法制备的纺黏非织造材料的结构和性能进行测试与表征,并对造成过滤性能不同的原因进行理论分析,阐释纤维滤材的过滤机制。结果表明：随着面密度的增加,热轧黏合纺黏非织造材料的平均孔径逐渐减小,耐静水压逐渐增加,其中面密度为80 g/m²时,平均孔径为25.74μm,耐静水压为3.14 kPa;热风黏合纺黏非织造材料在低阻力、高容尘、品质因数方面的表现均优于热轧黏合纺黏非织造材料,其中面密度为80 g/m²时,以质量中值直径为0.26μm的NaCl气溶胶为过滤媒介,在32 L/min的测试流量下,电晕驻极后热风黏合纺黏非织造材料的过滤效率为76.62%,过滤阻力仅为15.85 Pa;纤维过滤材料的孔隙率越大其过滤阻力越小,容尘量越高。     

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。     

竹原/聚丙烯纤维过滤材料的制备和性能研究

以竹原纤维和聚丙烯纤维为原料,采用针刺、热轧工艺制作竹原/聚丙烯纤维过滤材料。研究了面密度、竹原纤维质量分数及结构对过滤材料性能的影响。结果表明,当面密度为180 g/m2、竹原纤维质量分数为60%时,过滤效率为62.8998%,透气率为1 848.8 L/m2·s;随着竹原纤维质量分数的增加,过滤效率降低,透气率增大;随着面密度的增加,过滤效率增大,透气率降低。多层结构一定程度上改善了过滤材料的过滤性能,其中2层结构透气率提高了4.9%,3层结构过滤效率提高了10.2%。     

PVA负载中药纳米纤维的制备及空气过滤应用

口罩是重要的个人防护用品,现有口罩多采用无纺布材料,存在滤效低、功能单一等缺陷。纳米纤维具有比表面积大、纤维直径细、孔隙率高等优点。利用静电纺丝技术制备聚乙烯醇(PVA)中药缓释纳米纤维,并对其性能进行测试表征。结果显示:当中药质量分数为10%(PVA质量分数为8%)时,纤维形貌规整,分布均匀,平均直径为227 nm。此时PVA中药缓释纳米纤维膜的断裂强力为4.32 MPa、断裂伸长率为32.53%、面密度为1.286 g/m2。将此纳米纤维膜与15 g/m2的无纺布复合后的过滤效率和过滤阻力分别为94.68%和44.04 Pa。     

汽车空调过滤用PET短纤热轧/熔喷复合非织造布的研究

文章将熔喷布与短纤热轧非织造布通过热轧技术进行了复合。首先,对熔喷工艺进行研究,以拉伸空气压力、接收距离和平动次数这三个影响因子为参数,以产品的面密度、厚度、纤维直径为表征量,得到最优工艺参数。其次,对热轧工艺进行优化。最后,在最优热轧工艺条件下,对所有样品进行热轧,并测试复合后样品的透气量、平均孔径、过滤效率和阻力。     

PAN纳米蛛网/串珠纤维复合滤膜的设计及其过滤性能分析

以聚丙烯腈(PAN)为原料,通过静电纺丝技术制备了三明治结构纳米蛛网/串珠纤维复合滤膜,研究了纳米蛛网/串珠纤维复合质量比、滤膜面密度和测试风速对过滤性能的影响。结果表明:随着串珠纤维含量的增加,过滤效率和过滤阻力先减小后增大,品质因子则先升高后降低;过滤效率随滤膜面密度的增大而增速放缓,过滤阻力则大幅上升,因此品质因子先上升后下降;随着测试风速的上升,纳米蛛网/串珠纤维复合滤膜的过滤效率略有下降,过滤阻力线性增加,品质因子逐渐减小,但始终高于蛛网纤维膜和串珠纤维膜的品质因子。     

汽车机油过滤用材料的结构及过滤性能

以纤维直径为3.42 及平均孔径为23.6 和孔隙率为95.07%的玻璃纤维非织造布作为过滤介质,以颗粒直径为13.076 的A3粉作为杂质颗粒,并且以动力粘度为1.275×10-2 Pa?S的YH-15机油为试验油液,利用D-30多次通过试验台模拟汽车机油滤清器的过滤过程并且测试过滤性能。建立了杂质颗粒拦截模型,根据测试结果计算出过滤材料和纤维的过滤效率以及QF值。实验结果表明,随着时间和杂质质量的增加,玻璃纤维非织造布两侧的压差增加。 玻璃纤维非织造布的过滤效率大于玻璃纤维的过滤效率,并且变化趋势相同。利用QF值能够结合压差及过滤效率两个变化参数来表达过滤效果,并且 QF值随着杂质颗粒直径的减小和过滤时间的增加而减小。     

静电纺聚丙烯腈纳米纤维复合滤材的制备及其气液过滤性能

为探究纳米纤维物性参数对复合滤材气液过滤性能的影响,利用静电纺丝方法在普通玻璃纤维滤材上制备了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维层,以3层堆叠方式得到不同纳米纤维层面密度和纤维直径的复合滤材。在相同实验操作条件下,以癸二酸二辛酯(DEHS)为实验介质,通过滤材气液过滤性能实验装置分析了不同复合滤材的过滤效率、压降和品质因子。结果表明：复合滤材的稳态过滤效率和压降均随着纳米纤维层面密度的增大而增加,但稳态品质因子呈现先增加后降低的趋势,且在面密度为0.4 g/m2时达到最大值;在面密度相等的条件下,纳米纤维直径由706.5 nm降低到520.1 nm,滤材的稳态过滤效率和品质因子均随着纳米纤维直径降低而逐渐增加,表明在复合滤材中宜选用纤维直径较小的纳米纤维层。