PVDF基微纳米复合过滤材料的制备及性能研究

为探究微纳米复合材料在过滤领域的应用,以聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,N-N二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮为混合溶剂,利用静电纺丝在线沉积技术将PVDF纳米纤维膜分别与聚丙烯(PP)纺粘非织造布、PP纱网两种微米级材料复合,制备PVDF基微纳米复合过滤材料,对比分析两种试样的微观形貌、孔隙大小及分布、孔隙率、单位面积质量与厚度、弯曲性能、透气性能及过滤性能.结果表明:与P VDF纳米纤维/P P纱网复合过滤材料相比,P VDF纳米纤维/PP纺粘非织造布复合过滤材料的孔隙分布较为集中为2.5μm2～15.5μm2,孔隙率44.2％±2.8％、弯曲刚度7.35mN·cm±0.47mN·cm、透气率358.71mm/s±30.79mm/s、过滤效率82.55％±2.25％,具有较高的过滤性能和广泛的适用范围.     

新型纳微纤维复合滤料的制备及性能

为了显著地提高对粒径为0.3μm(MPPS)的气溶胶颗粒的过滤效率,同时使所期望的过滤效率的提高没有以额外的压力降为代价,开发了一种具有新型复合结构的高效低阻的空气滤料并对其性能进行了研究.通过叠加多层由微米纤维和静电纺纳米纤维梳理而成的纤网,再经针刺加固技术可制得此种滤料.过滤性能测试表明,在风速为32 L/min时,新型滤料对于300 nm Na Cl气溶胶的过滤效率可达96.6%,而此时的压力降仅为223 Pa,远优于普通针刺滤料.同时发现,通过简单地改变被叠加纤网的层数和每层纤网的厚度,滤料复合结构也随之改变,从而影响此种非织造滤料的过滤性能.一般而言,多层叠加低面密度的静电纺纳米纤维膜比使用高面密度单层静电纺纳米纤维膜更加有效,质量因子QF值更高,过滤性能更好,但是层数有一个理论上的最大值,并非越多越好;而纳米纤维膜最佳厚度应为其将形成膜的最大临界状态的厚度,模拟纳米纤维与薄网的混纺状态.     

水溶性纳米级纤维毡的纺制工艺

静电纺丝是制备超细纤维和纳米纤维的新方法。静电纺丝能纺制直径在几十纳米至几微米之间的纤维并使其形成无纺布状的纤维毡。本实验在研制静电纺丝装置的基础上，以水溶性高聚物聚乙烯醇水溶液为纺丝液，制得直径在100nm～600nm的纤维。通过调节电压、纺丝液浓度及喷丝口与接收屏之间的距离等工艺参数得到不同粗细的纳米级纤维毡，研究了静电纺丝过程和工艺参数与纤维的表面形态特征之间的关系。研究结果表明，只有在一定的条件下，才能纺得稳定的和粗细均匀的纳米级纤维。     

聚酰胺纳米纤维滤膜的制备及性能研究

使用静电纺丝设备制备了不同质量分数的PA6纳米纤维用以研发高效低阻的纳米纤维滤膜,并利用扫描电镜(SEM)、透气性测试仪和自动滤料测试仪测试了纳米纤维复合滤膜的微观结构、透气和过滤性能.结果表明:溶液PA6质量分数和纺丝时间都对纳米纤维滤膜的透气性和过滤性产生影响,PA6纳米纤维滤膜的纤维直径随着PA6质量分数的增加而提升;同一纺丝时间内制备的PA6纳米纤维滤膜的透气率随PA6质量分数的增加而提升,而气阻和过滤效率随PA6质量分数的增加而降低;对于同一PA6质量分数不同纺丝时间制备的PA6纳米纤维滤膜,滤膜制备时间的增加会使滤膜的透气率降低,透气性能下降,气阻和过滤效率提升.     

聚丙烯腈纳米纤维空气过滤膜的制备及其性能

采用静电纺丝技术制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维薄膜并对其进行空气过滤应用研究.探讨了纺丝溶液质量分数对纳米纤维微观形貌的影响,以及微观形貌与过滤效果之间的关系;研究了不同电纺时间对空气过滤效果的影响规律.研究结果表明,在其它工艺参数不变的情况下,纺丝液质量分数为6%时,所得纤维直径最小,为76.69nm;当静电纺时间由2h增加到5h,纳米纤维膜的孔径由0.35μm下降到0.247μm,其过滤效率相应地由87.6%提高到98.5%.     

静电场中PVA/PA6复合纳米纤维的成型性研究

为制备一种在包装和过滤领域有着良好应用前景的先进复合材料,采用静电纺丝的方法制备出PVA/PA6复合纳米纤维,对其在静电场中的成型性进行了系统的分析与研究.研究结果表明,随着溶液质量分数的增加,纤维的形貌变好,直径变粗;随着纺丝电压与喷丝流量的增加,纤维的平均直径变细,珠状物逐渐减少;随着接收距离的增加,纤维的平均直径变粗,珠状物增多.     

高效过滤性能石墨烯复合纳米纤维膜的制备及性能分析

采用静电纺丝技术,以不同质量分数的石墨烯为增强剂,制备了不同实验参数的聚丙烯腈/石墨烯复合纳米纤维膜,观察并分析了它们的微观结构、透气性能和过滤性能,发现当石墨烯质量分数为1.0%、纺丝时间为30 min时,制备的聚丙烯腈/石墨烯复合纳米纤维膜过滤性能最优,此时纳米纤维膜的透气率达到144 mm/s,过滤效率为95.01%,阻力压降为60.76 Pa,品质因子达到较高值0.049 34 Pa^-1。     

驻极体电纺膜的荷电特性及其空气过滤性能

为开发高效低阻且滤效持久的空气过滤材料,采用静电纺丝技术对PVDF、PI两种极性不同的驻极体进行不同比例SiO_2纳米颗粒掺杂改性,并对所得SiO_2/PVDF和SiO_2/PI两种复合电纺膜的表面形貌、纤维直径、机械性能、荷电特性、过滤性能进行测试表征.结果表明:与SiO_2/PI复合纳米纤维膜相比,SiO_2/PVDF复合纳米纤维膜表面带有更高的初始表面电势,且电势衰减较慢;随着纳米SiO_2比例的提高,SiO_2/PVDF复合纳米纤维膜的荷电性能和过滤性能均先提高后下降;当SiO_2/PVDF质量比达到10/100时,其荷电性能和过滤性能均达最佳,此时初始表面电势达到-8.7 kV;面速率为32 L/min时其过滤效率为99.328%@0.26μm,过滤阻力约70 Pa.而SiO_2/PI复合纳米纤维膜的机械性能、荷电效果和过滤性能随着SiO_2比例的提高严重下降.     

尼龙6/66纺丝液的性能与其静电纺效果的关系

尼龙6/66共聚物颗粒溶解于甲酸中,采用静电纺丝的方法制备了纳米级尼龙6/66纤维毡.研究了不同浓度的纺丝液的性能,纤维的微观结构、热学性能以及纤维毡的力学性能和在水中的稳定性.结果表明:随着浓度的增加,溶液的表面张力减小,粘度增加,电导率减小,纤维直径按二次函数式增加;静电纺尼龙6/66纤维的结晶度低,不耐高温,在水中的形态稳定性较差;尼龙6/66纤维毡的面密度对其力学性能无显著的影响.     

缝合对高温除尘滤料结构与性能的影响

选取了芳纶(芳纶短纤基布)、聚苯硫醚(PPS)/聚四氟乙烯(PTFE)混纤(PTFE长丝基布)和聚四氟乙烯(PTFE)(PTFE长丝基布)3种针刺非织造高温除尘滤料,分别测试了3种滤料缝合前后的结构形貌、拉伸性能和过滤性能。结果表明:缝合后,芳纶滤料、PPS/PTFE混纤滤料、PTFE滤料的经向断裂强力分别增加了22.27%、29.51%、46.59%,纬向断裂强力增加了-67.95%、5.94%、-40.49%;其清灰时间降低,平均残余阻力增加,过滤效率分别降低了0.05%、0.002%、0.0006%,即过滤效率无明显变化。     

PVDF/BaTiO3复合纳米纤维滤膜的制备及性能

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,以钛酸钡(BaTiO_3)作为驻极体,制备了不同质量分数、不同纺丝时间的PVDF/BaTiO_3复合驻极纳米纤维膜,并对其微观结构、表面化学结构、透气性能、透湿性能、过滤性能进行了研究分析。结果发现:当BaTiO_3的质量分数为0.8%、纺丝时间为40 min时,制备的PVDF/BaTiO_3复合纳米纤维滤膜性能达到最优,此时纳米纤维滤膜的透气率最大达369 mm/s,透湿量最大达4 672.79 g/(m~2·d),过滤效率为76.8%,阻力压降为11.76 Pa,品质因子最大值达0.124 2。     

针刺加工对橘瓣双组分纺粘水刺布过滤性能的影响

为了使更多的橘瓣原纤裂解为超细纤维,从而提高橘瓣双组分纺粘水刺布的过滤性能,采用针刺工艺对多层低克重(40 g/m~2)的PET-PA6橘瓣双组分纺粘水刺布进行加工复合,制备了4种不同克重的针刺橘瓣双组分纺粘水刺非织造布.测试针刺加工前后纺粘水刺布的过滤效率和过滤阻力,与40 g/m~2的橘瓣双组分纺粘水刺叠层布、不同克重的原橘瓣双组分纺粘水刺布进行对比.结果表明:针刺加工后,橘瓣原纤大量开裂,针刺橘瓣双组分纺粘水刺非织造布的过滤效率有所提高,而过滤阻力明显降低,克重为160 g/m~2时,与纺粘水刺布相比,针刺超纤布的过滤阻力降低约2/3.说明针刺加工为提高橘瓣双组分纺粘水刺布过滤性能的方法之一.     

用于白细胞过滤的非织造布滤材研制

以聚丙烯溶喷非织造布、聚丙烯纺丝成网非织造布作为白细胞过滤器的滤材,根据不同纤维直径、不同产品密度不同层数的组合变化,得到在本实验条件下具有良好白细胞过滤效果的最佳组合。并使白细胞去除率达到９６．９０％,红细胞回收率达９０％以上。通过对组合滤材过滤性能的理论分析,提出进一步提高白细胞去除率的研究方向。     

基于NSGA-Ⅱ的插层熔喷非织造材料工艺参数优化方法

插层熔喷非织造材料较传统熔喷非织造材料拥有更好的压缩回弹性、过滤效率,将成为未来医用口罩生产的趋势和潮流。为了实现插层熔喷非织造材料过滤效率、过滤阻力的最优化,本文运用皮尔逊相关系数和回归函数得出工艺参数、结构变量和产品性能之间的线性相关度,建立产品性能多目标优化模型,然后采用博弈论组合赋权和COWA算子改进的NSGA-Ⅱ遗传算法获得最优解集,并引入评价函数法和神经网络预测法进行对比分析,最后通过TOPSIS法从最优解集中选出最佳方案,结果表明参数优化后的产品过滤效率提高8.758%,过滤阻力减小18.536Pa,证实了基于NSGA-Ⅱ的插层熔喷非织造材料工艺参数优化设计方法的有效性。     

静电纺丝法制备醋酸纤维素纳米纤维

静电纺丝是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝加工的工艺,是一项制备纳米级纤维材料简单有效的技术．本文以六氟异丙醇和甲酸为溶剂,对静电纺丝制备醋酸纤维素纳米纤维的影响因素进行探讨,研究溶剂、电压、浓度及接收距离对纳米纤维形貌和直径的影响．研究结果表明：以六氟异丙醇（HFIP）为溶剂,当纺丝液浓度为8％、电压为15—20kV、接收版距离为16cm时,可以静电纺丝制得直径300nm的明胶纳米纤维．在本实验设定的静电纺丝基本参量范围内,醋酸纤维素溶液的浓度越大,纤维直径越大;接收距离越大,纤维直径也越大,而且容易产生纺锤状纤维;电压越大,纤维直径越小．     

纳米／亚微米再生丝素蛋白纤维制备的影响因素

利用静电纺丝技术,制备再生丝素蛋白纳米/亚微米纤维.研究了纺丝液浓度、纺丝电压、纺丝距离、纺丝流率对纤维直径及形态的影响;探讨了经甲醇处理后纤维结构的变化.结果表明:纺丝液浓度为12%～20%时通过静电纺丝均能获得丝素纳米/亚微米纤维;纤维直径随纺丝液浓度的增加而增大,随电压的增大而减小,随纺丝距离和纺丝流率的变化纤维直径都有不同的变化.     

静电纺丝法制备聚丙烯腈／细菌纤维素复合纳米纤维研究

利用静电纺丝方法制备了聚丙烯腈／细菌纤维素复合纳米纤维．研究了溶液浓度、细菌纤维素含量对复合纳米纤维成形及吸水性能的影响．研究结果表明：随着溶液浓度的增加,静电纺丝产物由珠状结构纤维逐渐成为平滑纤维,上工平均纤维直径逐渐增大;随着细菌纤维素含量的增加,共混纺丝溶液的黏度增加,得到的复合纳米纤维直径也增加,同时其吸水性也有较大的提高．     

静电纺丝法制备NiO纳米纤维及其工艺参数研究

采用静电纺丝法制备了NiO纳米纤维,研究了纺丝液PVA浓度、纺丝电压、烧结温度等参数对NiO纳米纤维结构及微观形貌的影响,实验表明:当纺丝液PVA溶液为9%、纺丝电压为10 k V、烧结温度为700℃并保温4 h时,易获得形貌较好的NiO纳米纤维;制备的纳米纤维均为良好的一维形貌,直径为50~100 nm,平均长度为15μm.     

PVP/(NH_4)_2Ce(NO_3)_6复合纳米纤维的制备与表征

用静电纺丝技术成功制备了纺丝液中铈浓度为0.1mol/L的有机-无机复合纳米纤维PVP/(NH4)2Ce(NO3)6,并优化了制备工艺。实验结果表明,复合纳米纤维随着铈含量的增大单位长度上的电压值升高,推进设备的推进速度降低;静电纺丝液中加入一定浓度的乙酸,将溶胶凝胶体系的pH控制在1.5～2.5可以明显提高纺丝液的可纺性。复合纤维的平均直径随着铈浓度的提高而增大:铈浓度为0.005mol/L时纤维平均直径为366nm,铈浓度为0.1mol/L时纤维平均直径为415nm;XRD结果表明复合纤维中铈盐为非结晶态。紫外可见分光光度仪检测结果显示,PVP/(NH4)2Ce(NO3)6静电纺丝制得的纳米纤维薄膜具有较好的可见光透过性与较强的紫外光吸收性能。     

静电纺 LA-SA/PAN 复合纤维的形貌分析

通过静电纺丝的方法制备以月桂酸和硬脂酸二元低共熔物(LA-SA)为固-液相变材料,聚丙烯腈(PAN)为基体的超细纤维。研究最佳静电纺PAN纤维的纺丝工艺参数,纺丝溶液中不同LA-SA含量对复合纤维的形貌结构影响。确定最佳静电纺PAN纳米纤维的工艺参数(纺丝电压15KV,接收距离20cm,纺丝液流速1ml/h)。SEM观察表明:随LA-SA含量的增加,复合纤维的平均直径逐渐增大;当复合纤维中LA-SA含量较高时,纤维表面变得不光滑,并呈现褶皱的形貌特征。