梯度复合聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及其过滤性能

为发挥纳米纤维膜在高效空气过滤材料领域的作用并实现连续化生产,通过自制静电辅助溶液喷射纺丝实验机,采用Box-Behnken试验设计方法,建立了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维直径和纺丝工艺参数的关系。利用在线复合方式连续制备了不同直径梯度复合的PAN纳米纤维膜并将其用于空气过滤领域,并对纤维膜的结构和形貌进行了表征。结果表明：通过调整纺丝工艺参数可有效地实现对纤维直径的控制;同时由该技术所制得的复合膜在消除静电后,通过物理筛分作用,对0.4 μm的癸二酸二辛酯粒子具有99.923 %的过滤效率和117 Pa的压降,对大于0.8 μm的粒子具备100 %的过滤效率。     

聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维增强聚丙烯微米纤维复合空气过滤材料的结构与性能

为提高常规纤维基空气过滤材料的过滤性能,采用熔融共混相分离法制备得到聚乙烯醇-乙烯共聚物(PVA-co-PE)纳米纤维并制成悬浮乳液,将聚丙烯(PP)针刺基材浸渍到悬浮乳液中进行冷冻干燥处理,得到PVA-co-PE纳米纤维增强PP微米纤维骨架复合空气过滤材料。借助傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、静电电位计、孔径分析仪及滤料综合测试台对过滤材料的结构及性能进行表征。结果表明:当纳米纤维的面密度为9.34 g/m²时,复合空气过滤材料对尺寸为0.3 μm的NaCl气溶胶粒子的过滤效率为99.936%,阻力压降为81 Pa,品质因数为0.091 9 Pa^-1,且复合过滤材料的拉伸强度及拉伸模量相比PP针刺基材均增加50%。     

含有纳米纤维的新型过滤介质

Irema-Filter公司就纳米纤维整合到过滤介质的新型工艺申请了专利,它可提高超细纤维在低压下的空气过滤效率。     

静电纺多级结构空气过滤材料的研究进展

为促进静电纺纳米纤维在空气过滤领域中的应用,开发性能更加优异的新型纳米纤维空气过滤膜,以近年来国内外静电纺丝技术制备多级结构纳米空气过滤材料的相关研究为基础,综述了静电纺制备具有微纳米凸起、纳米蛛网、层层复合、多孔、刺状、树枝状及核壳等结构空气过滤材料的最新研究进展,分析和讨论了多级结构微纳米空气过滤材料的制备方法,指出了现有研究中存在的不足,并对未来的发展方向进行了总结和展望。认为多级结构可有效实现过滤材料高效率、低阻力、高强度、阻燃等的功能化,相较于传统的纳米纤维过滤材料具有更好的应用前景。     

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。     

纳米纤维膜润湿性对三明治结构复合过滤材料气液过滤性能的影响

为提高纳米纤维膜的气液过滤性能,通过静电纺丝技术制备不同组分纳米纤维膜,与不同润湿性玻璃纤维基材组成三明治结构复合过滤材料,分析了纳米纤维膜润湿性对复合过滤材料气液过滤性能的影响以及玻璃纤维基材与纳米纤维膜间润湿性的作用关系。结果表明:亲油玻璃纤维基材与纳米纤维膜制备的复合过滤材料对亚微米液滴的过滤效率较原玻璃纤维基材升高11.9%,品质因子随纳米纤维膜润湿性增大而增大;疏油玻璃纤维基材与纳米纤维膜制备的复合过滤材料的稳态压降大幅上升,过滤效率增加明显,但对亚微米和微米级液滴的品质因子均降低,较原玻璃纤维基材分别下降57%和63%;复合过滤材料的过滤性能受基材润湿性影响,仅当背风基材侧亲油时添加纳米纤维膜可提高综合过滤性能。     

用于高效空气过滤器的过滤介质的研究

对驻极熔喷材料、超细玻璃纤维纸、ePTFE薄膜和静电纺纳米纤维网等过滤介质进行了有关高效空气过滤(HEPA)性能的实验。研究结果表明,在达到相同HEPA过滤要求时,驻极熔喷材料的压降比其他材料的压降低很多;对空气中含有的不同微粒各过滤介质的过滤效率和压降呈现出不同的变化趋势。     

芳纶纳米纤维改性聚四氟乙烯/聚苯硫醚针刺毡的制备及其性能

为提高耐高温聚四氟乙烯/聚苯硫醚(PTFE/PPS)针刺毡的过滤效率,在其表面涂覆了不同质量分数的芳纶纳米纤维(ANF)分散液得到PTFE/PPS/ANF复合针刺毡,对其微观形貌、元素组成、热稳定性、力学性能、孔径分布、透气性以及过滤性能进行研究。结果表明:芳纶纳米纤维分散液成功引入到PTFE/PPS针刺毡表面后在针刺毡内部呈现微纳结构,其对针刺毡的热稳定性和力学性能几乎没有影响;PTFE/PPS/ANF复合针刺毡对不同粒径的颗粒物过滤效率明显提高,尤其是对于粒径为1.25 μm颗粒物的过滤效率提高了37.9%,阻力仅有较少增加,针刺毡表面的纳米纤维膜在过滤过程中发挥了主要的过滤作用,基本实现了高效低阻效果。     

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。     

静电纺高效防尘复合滤料的制备及其性能

为获得无毒无害高效防尘口罩的过滤材料,采用静电纺丝技术制备直径为（0.088±0.01）μm的锦纶6∕ 壳聚糖（PA6/CS）共混纳米纤维,与丙纶熔喷非织造布复合形成高效防尘复合滤料,研究了静电纺丝时间对复合滤料表面形貌、孔径及其分布、过滤性能和透气透湿性能的影响。结果表明,静电纺（PA6/CS）纳米纤维层可显著提高丙纶熔喷非织造布的过滤效率,静电纺丝 90 min 后复合滤料对 NaCl 气溶胶的过滤效率达到99%以上,明显高于丙纶熔喷非织造布的过滤效率（29%）,但是随着静电纺丝时间的延长,复合滤料的孔径、过滤阻力和透气性能明显下降,而透湿性能变化不明显。     

Preparation and characterization of polyvinylidene fluoride/polysulfone-amide composite nanofiber mats

The polyvinylidene fluoride/polysulfone-amide (PVDF/PSA) composite nanofiber mats were prepared via electrospinning method and characterized systematically by means of scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FTIR), X-Ray diffraction (XRD) and Thermogravimetric analyzer (TGA). In this study, five PVDF/PSA composite spinning solutions with the setting of different mass ratio were mixed by using mechanical agitation method. The mechanical property, wettability and the air permeability of the PVDF/PSA composite nanofiber mats were also measured and discussed. The results show that the addition of PSA has tuned the composite nanofiber mats from hydrophobic to hydrophilic. It is also found that the mechanical property, thermal stability could be improved with the increasing percentage of PVDF component. The PVDF/PSA composite nanofiber mats with the mass ratio of 5/5 gives the best air permeability. In this work, the newly developed composite nanofiber mats have the potential applications in the development of filtration membranes, protective materials, lithium battery diaphragms, etc.     

静电纺纳米纤维毡在新型高效过滤器上使用的优势与前景

静电纺丝是近年来十分热门的新课题。静电纺纳米纤维毡的一个重要应用是过滤。叙述现有高效过滤器的特点及不足,分析了静电纺纳米纤维毡在新型高效过滤器上使用的优势与前景。测试了纳米纤维毡的孔径、形态及过滤效率,结果表明基布铺上纳米纤维毡后过滤效率明显增加;纳米纤维毡的孔径比基布孔径约小两个数量级,并且纳米纤维层孔径分布均匀,离散度小。     

聚丙烯腈/BaTiO3复合纳米纤维过滤膜的制备及其性能

为制备高效低阻的纳米纤维过滤膜,将无机驻极体BaTiO₃纳米颗粒加入聚丙烯腈(PAN)溶液中,利用静电纺丝方法制备PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜,对其表面形貌、化学结构、水接触角、力学性能和过滤性能进行分析。结果表明:PAN/BaTiO₃纳米纤维的直径比纯PAN纳米纤维略有降低,且BaTiO₃纳米颗粒均匀地分散在纤维内部;与纯PAN纳米纤维膜相比,PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜的水接触角更大,抗污染能力更强,拉伸强度最高增加了75.5%;当BaTiO₃质量分数为0.75%时,PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜的过滤效率为98.9%,阻力压降为42.7 Pa, 品质因子为0.105 6,其中静电吸附作用占总过滤效果的36.2%,该纤维膜过滤性能最好,且具有一定的循环使用性能。     

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。     

静电纺PA6纳米纤维膜的过滤性能

用98%甲酸溶解聚酰胺6(PA 6)制备质量浓度为13%纺丝液,经静电纺丝获得厚度31～60μm、纤维平均直径217 nm、表面平均孔径为234 nm的纳米纤维非织造膜.由于该纤维膜的断裂强度仅为8.06 MPa,实验以普通聚酯纤维织物为支撑基布,测试了不同样品的过滤性能.结果发现:在气流速度为2.83 L/min时,...     

超支化季铵盐诱导制备树枝状纳米纤维膜及其性能

为开发具有高效过滤性能的膜材料,以超支化季铵盐(HBP-HTC)为枝化促进剂,利用静电纺丝技术一步法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)树枝状纳米纤维膜,探讨了纺丝工艺对纤维膜成形结构的影响,分析了树枝状纳米纤维膜的力学性能及其空气过滤性能。结果表明：由于HBP-HTC表面丰富的季铵基团具有对电荷的稳定富集作用,可获得比用小分子季铵盐制成膜更多的树枝状纳米纤维结构,当PVDF质量分数为12%,季铵基团添加量为0.10 mol/L,纺丝电压为25 kV时,制得的纤维膜树枝状覆盖率高达78.32%,且具有较好的力学性能;所制备的纳米纤维膜厚度为40μm时,其过滤效率高达99.995%,而压降为122.4 Pa。     

基于绿色溶剂的聚酰胺纳米纤维膜制备及其空气过滤性能

为避免在聚酰胺纳米纤维过滤材料制备和使用过程中甲酸等溶剂对人体和环境的潜在危害,采用乙醇(溶剂)和水(非溶剂)通过静电纺丝技术制备了绿色溶剂型聚酰胺纳米纤维膜,分析了纺丝液中乙醇与水的质量比对溶液性质和纤维成形的影响,研究了纳米纤维膜本体结构与空气过滤性能之间的关系。结果表明：在聚酰胺/乙醇溶液体系中加入适量的水能减小纤维直径,但过量的水又会使纤维直径增大,当溶剂中乙醇与水质量比为9：1时,聚酰胺纤维最细,平均直径为332 nm;该聚酰胺纳米纤维膜具有小孔径(0.7μm左右)、高孔隙率(84%)的孔结构,对最易穿透粒径颗粒物PM_0.3具有较好的过滤性能,过滤效率为99.02%,阻力压降为158 Pa,品质因子为0.029 3 Pa^-1。     

定量对双层空气复合滤纸原纸性能的影响

双层复合滤纸的设计对双层复合空气滤纸原纸的性能具有重要的影响。研究了不同总定量及不同定量比的双层复合空气滤纸原纸,探究定量变化对双层复合空气滤纸原纸性能的影响。结果表明,随着总定量的增加,孔径减小,透气度减小,过滤效率增加,容尘量减小;120g/m2时过滤效率为99.68%,容尘量为117g/m2;改变复合滤纸定量比,容尘量先上升后下降,过滤效率基本不变,结合载尘纸样内部结构图,定量比1∶3为最佳值;与单层滤纸相比,复合滤纸过滤效率高于单层滤纸,最大差值为0.1%。     

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。     

PPS/PTFE纤维复合水刺耐高温过滤材料的制备与性能研究

将PPS/PTFE纤网用水刺工艺覆盖在经过预针刺的"夹心层"结构的PPS纤网上,制得复合水刺滤料。试制了三种不同PPS/PTFE混合比的复合滤料,并测试了其基本性能和过滤性能。结果表明:PPS纤维与PTFE纤维的混合比对复合水刺滤料的性能有一定影响;该滤料具有高效率、低阻力、长寿命和耐高温等优良性能,可应用于高温除尘过滤领域;采用水刺工艺加工PPS/PTEF纤维复合耐高温滤料可以降低滤料的生产成本和提高其过滤性能。