纳米级蛛网纤维膜的制备与空气过滤性能研究

探讨PA6纳米级蛛网纤维膜的可控制备及其空气过滤性能。采用静电喷网技术构筑PA6纳米级蛛网纤维膜,研究了溶液质量分数和BaCl2添加量对纤维膜形貌结构、过滤效率及阻力压降的影响,并与PA6纳米级纤维膜进行了对比。结果表明:随着PA6溶液质量分数的提高或BaCl2含量的增加,蛛网覆盖率先上升后下降,过滤效率和阻力压降均逐渐降低;PA6溶液质量分数15%、BaCl2含量1%时,纳米级蛛网纤维膜的过滤品质因子最高;纳米级蛛网纤维膜的表面过滤方式使其容尘量大于纳米级纤维膜,且可重复利用性良好。认为:高蛛网覆盖率和稳定的三维曲孔空腔结构是纳米级蛛网纤维膜具有高滤效、低压阻和大容尘量的关键,可应用于空气过滤领域。     

静电纺聚丙烯腈多层纳米纤维膜的制备、结构与性能

将不同浓度的聚丙烯腈纺丝液依次进行静电纺丝,制备多层纳米纤维膜,并对其孔隙率、比表面积、力学性能和过滤性能进行测试分析。结果显示:多层纳米纤维膜的孔隙率和比表面积均较高,由4种质量分数为14%、12%、10%和8%的聚丙烯腈纺丝液依次纺丝制备的四层纳米纤维膜的孔隙率和比表面积最高,分别为54.7%和11.0m2/g,且此纳米纤维膜的力学性能优异。静电纺PAN多层纳米纤维膜的过滤效率值也较高,由质量分数分别为14%和8%两种纺丝液循环1次纺丝制备二层的纳米纤维膜过滤效率最高,对所有测试粒径的粒子的过滤效率都高于99.99994%,过滤阻力为863Pa,随循环次数增加,纳米纤维膜的过滤效率有所降低,过滤阻力则明显降低,这与多层纳米纤维膜的孔隙率和比表面积的变化趋势相反。     

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。     

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。     

GO/PI复合纳米纤维的制备及其过滤性能研究

为制备高过滤效率、低过滤阻力的空气过滤材料,将氧化石墨烯纳米颗粒(GO)掺杂到聚酰亚胺(PI)纺丝溶液中,制备氧化石墨烯/聚酰亚胺(GO/PI)复合纳米纤维过滤材料。通过观察其形貌、过滤性能来确定最优纺丝工艺参数。结果表明:当PI质量分数为30%,GO质量分数为1%,纺丝电压为25 kV,接收距离为20 cm时,复合纳米薄膜的纤维形貌较好,过滤性能优良。与PI纯组分纳米纤维过滤材料相比,GO/PI复合纳米纤维过滤材料的过滤性能更好,制得GO/PI复合纳米纤维膜的平均孔径为1.8μm,过滤效率为99.68%,过滤阻力仅为85.35 Pa。     

静电驻极mTiO2@PVDF电纺膜用于空气过滤

采用硅烷偶联剂KH570对TiO_2纳米颗粒进行改性并掺杂到PVDF溶液中,通过静电纺丝工艺制备出改性TiO_2掺杂PVDF(mTiO_2@PVDF)电纺膜,再对mTiO_2@PVDF电纺膜进行静电驻极处理。通过粒径测试、红外光谱分析、紫外-可见光吸收光谱分析等表征TiO_2纳米颗粒的改性效果,并对静电驻极处理后的mTiO_2@PVDF电纺膜的表面形貌与结构、孔径分布、透气性能、拉伸性能、驻极性能、拒水性能和过滤性能等进行测试。结果表明:mTiO_2纳米颗粒掺杂量为5.0%(质量分数)时,mTiO_2@PVDF电纺膜的综合性能最佳,水接触角为122.3°,表面电势达到-9.0 kV左右,过滤效率为98.627%;当mTiO_2@PVDF电纺膜的面密度为2.2 g/m~2时,其过滤性能最佳,过滤效率为98.799%,过滤阻力为90 Pa。该结果显示静电纺丝技术结合静电驻极技术可获得高效低阻的纳米纤维过滤材料。     

高过滤性能石墨烯复合纳米纤维膜的制备及性能

将石墨烯(GR)纳米颗粒掺杂到聚丙烯腈(PAN)纺丝溶液中,利用静电纺丝技术制备石墨烯/聚丙烯腈(GR/PAN)复合纳米纤维膜。研究PAN质量分数、GR用量、纺丝电压及接收距离对GR/PAN复合纳米纤维膜形貌和过滤性能的影响,发现最优纺丝工艺参数为PAN质量分数14.0%、GR用量1.5%、纺丝电压26 kV、接收距离14 cm、注射速度1 mL/h。此最优纺丝工艺参数制备的GR/PAN复合纳米纤维膜的过滤效率为98.86%,过滤阻力为110.30 Pa。     

氧化石墨烯/聚偏二氟乙烯复合纤维过滤膜的制备及其过滤性能

为得到高过滤效率、低过滤阻力的空气过滤材料,将氧化石墨烯掺入以聚偏二氟乙烯(PVDF)为基体,N,N-二甲基甲酰胺与丙酮为混合溶剂的纺丝液中,利用静电纺丝技术制备高性能氧化石墨烯/PVDF复合纤维过滤膜。研究不同聚偏二氟乙烯质量分数、氧化石墨烯质量分数、静电纺丝电压、接收距离等参数对复合纳米纤维过滤膜外观形态、过滤效率、过滤阻力的影响。结果表明:聚偏二氟乙烯质量分数为16%,氧化石墨烯质量分数为1.0%,静电纺丝电压为29.0 kV,接收距离为16 cm时,制备的复合纤维过滤膜形貌较好,纤维连续且均匀,过滤效率为99.99%,过滤阻力为11.53 Pa/μm,具有良好的过滤性能。     

PAN/SiO2复合纳米纤维滤膜的制备及性能分析

文章采用静电纺丝技术,以二氧化硅(SiO_2)作为驻极体,制备了不同的PAN/SiO_2复合驻极纳米纤维膜,并对其微观结构、透气性能和过滤性能等进行了分析。结果发现:与纯PAN纳米纤维滤膜相比,PAN/SiO_2纳米纤维的直径和表面水接触角都呈现增加的趋势。随着SiO_2质量分数的增加,PAN/SiO_2纳米纤维滤膜的透气率先减小后增加,过滤效率和阻力压降先增加后减小。当SiO_2的质量分数为0.5%,纺丝时间为30 min,制备的PAN/SiO_2复合纳米纤维滤膜的品质因子最高为0.087 15 Pa-1,此时滤膜的透气率为65 mm/s,过滤效率为99.95%,阻力压降为87.22 Pa,过滤性能最优,可开发高效低阻的空气过滤材料。     

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。     

高效低阻空气过滤材料研究进展

目前,空气过滤材料多存在过滤效率与过滤阻力不平衡的问题。为进一步提高其品质因子,以近年来国内外纳米纤维膜、熔喷过滤材料以及耐高温针刺过滤材料的相关研究为基础,阐述了驻极体过滤材料、微纳结构过滤材料以及梯度结构化和后整理方法提高空气过滤材料过滤效率的研究进展;分析和讨论了驻极体材料电荷储存能力的影响因素以及不同空气过滤材料的驻极类型;系统总结了微纳结构材料的制备方法,比较了梯度结构化和后整理等方式提高材料过滤效率的优缺点。认为空气过滤材料的驻极化与微纳结构化将会是研究热点,在今后的空气净化领域应用中具有极大的发展空间。     

Filtration efficiency investigation of mesh fabrics by polytetrafluoroethylene filament with surface static electricity

Particulate matter (PM) pollution has become a severe environmental problem. The application of some static electric materials with high filtration efficiency became more and more popular. However, the escape of surface voltage was unbeneficial to the long-term application of this material. Herein, this research reported novel static electric materials polytetrafluoroethylene (PTFE) and tourmaline. With the application of these two materials, a kind of fabric with high surface electricity, filtration efficiency, long-term stability and low pressure drop was exploited. This fabric was woven by PTFE filaments containing tourmaline particles of four different content and particle size. By means of the surface electricity and filtration efficiency measurement, the fabric containing 7 wt % tourmaline particles possessed the largest surface electricity of 830 V, as well as highest filtration efficiency of 75.6%. In addition, a model of electric field distribution in filament and fabrics were both proposed by the static electricity test to interpret the mechanism of filtration. The successful fabrication of such an intriguing material might provide a new application for the electret materials for PM removing.     

静电纺树枝状聚乳酸纳米纤维膜的制备及其过滤性能

为开发可用于空气过滤的纳米纤维,利用静电纺丝技术一步法制备了树枝状聚乳酸(PLA)纳米纤维膜,探讨了溶剂种类、四丁基氯化铵(TBAC)添加量和纺丝电压对纤维膜形貌结构和性能的影响,同时研究了TBAC 添加量和纤维膜厚度对纤维膜过滤效果的影响。结果表明：溶剂为二氯甲烷,PLA 和TBAC 质量比为8：1,纺丝电压为30 kV 时,制得的纤维膜树枝状结构最为明显,其断裂应力和品质因数分别为23 MPa 和0. 068,优于纯PLA 纤维膜的5 MPa 和0. 059;随TBAC 质量分数的增加,纤维膜的接触角由118°降低至54. 5°;当具有明显树枝状结构的纤维膜厚度从10 μm 增加至40 μm 时,过滤效率和压降均增大,且当膜厚度为20 μm 时,过滤效率达到99. 89%,阻力约为96. 08 Pa,可满足高效空气过滤需求。     

水驻极聚丙烯熔喷非织造材料的制备及其带电特性分析

为深入探究水驻极熔喷非织造材料的带电特性,制备了水驻极聚丙烯熔喷非织造材料,研究了水质电导率与烘燥温度对材料过滤性能的影响,利用原子力显微镜、静电电位测试仪分析了水驻极熔喷非织造材料带电特性,并探究了水驻极对电晕充电熔喷非织造材料带电和过滤性能的影响。结果表明:水质的电导率越小,所得熔喷非织造材料的过滤效率越高,而烘燥温度对材料基本性能和过滤性能无明显影响。水驻极使熔喷非织造材料同时带有正电荷和负电荷,其表面静电势是各层纤网静电势叠加的结果。推测认为,呈正电、负电或者中性的雾状水射流与纤维摩擦过程发生电子转移和离子转移,从而使材料驻极带电。     

驻极处理对聚乳酸熔喷材料性能的影响

采用生物可降解性聚乳酸（PLA）为原料,采用熔喷工艺开发一种高性能过滤材料,并利用外置式电晕放电技术对材料进行驻极处理。分析讨论了驻极电压、驻极时间以及两电极之间距离等工艺参数对材料的表面电位、透气性及过滤性能的影响。采用扫描电子显微镜观察了驻极处理后PLA熔喷材料表面形貌结构的变化。结果表明：驻极后PLA熔喷材料表面粗糙度增加;材料在驻极电压增加过程中出现反极性充电现象。随着驻极电压和时间的增加,材料表面静电电位逐渐增加,然后又呈现下降的趋势。驻极处理后材料的透气性未出现显著变化;过滤效率显著提高。     

空气过滤用高容尘膨体聚四氟乙烯复合材料的制备及其性能

为提高膨体聚四氟乙烯(ePTFE)膜的容尘性能,拓展ePTFE膜复合材料在净化领域的应用,通过将不同厚度、不同纤维直径以及驻极处理后的聚丙烯熔喷过滤材料作为容尘层与ePTFE膜复合制备ePTFE复合材料,并对复合材料的容尘性能以及微观结构进行分析。结果表明:复合材料的容尘量随容尘层厚度增加呈线性增加趋势,容尘层厚度为0.45mm时,复合材料的容尘量达到6.37g/m²,较ePTFE膜提高了266%;复合材料的容尘量随容尘层纤维直径的减小呈增加趋势,容尘层纤维直径为1.462μm时,复合材料的容尘量达7.96g/m²,较ePTFE膜提高了357%;驻极处理后,容尘层纤维直径为3.611μm时,复合材料的容尘量较驻极处理前提高了136%。     

静电纺纳米级纤维复合膜及其过滤性能

采用1,2-二氯乙烷和三氟乙酸共混物为溶剂(质量比2∶1),在室温下配制了质量分数为13%的聚己二酸己二醇酯纺丝液,通过静电纺制备了直径范围在80~500 nm之间的聚己二酸己二醇酯纳米级纤维和驻极体熔喷非织造布与纳米级纤维复合膜,借助扫描电子显微镜观察了纳米级纤维表面形貌结构,此外还探讨了驻极体熔喷非织造布与纳米级纤维复合膜的过滤性能。结果表明,在气流速度为2.83 L/min时,该复合膜对粒径为0.3μm粉尘的过滤效率高达99.9%。     

超细纤维毛圈织物滤料的设计

以涤锦超细纤维为原料,采用针织经编成型加工工艺,制备具有不同面密度的超细纤维毛圈织物;采用割绒、磨毛等后整理加工工艺以及电气石功能整理,改变织物表面纤维状态.通过织物强力、微观结构形貌和过滤性能测试与分析,得出超细纤维毛圈织物的过滤性能随织物的组织规格变化而变化,过滤效率和呼吸阻力均随织物面密度增加而增加.割绒或磨毛处理会使织物表面纤维集结分布状态改变从而影响过滤性能.电气石功能整理有利于增强织物表面纤维对微尘的吸附过滤效果.     

防护口罩用非织造滤料的制备技术与研究现状

为深入了解防护口罩用非织造滤料的研究现状,分别介绍了纺粘非织造滤料、针刺非织造滤料和熔喷非织造滤料的应用基础与制备技术。归纳了电晕驻极技术、水驻极技术和热空气驻极技术的原理与特点,针对性地阐述了三类非织造过滤材料和驻极处理技术的国内外最新研究进展。分析了聚合物改性技术、驻极处理技术对非织造滤料过滤性能的影响。认为防护口罩用非织造滤料及其制备技术未来的研究方向是聚合物的改性技术、新材料的高速成网技术和驻极处理技术,并需完善相应的评价标准体系。