聚丙烯腈静电纺/聚丙烯熔喷复合材料的制备及过滤性能研究

以聚丙烯腈(PAN)为原料,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂制备纺丝液并进行静电纺丝,用熔喷聚丙烯(PP)非织造材料为基材接收静电纺PAN纳米纤维膜,制备PAN静电纺/PP熔喷复合材料。研究了静电纺丝工艺参数对纤维直径及均匀度的影响,优化了静电纺丝工艺,在此基础上改变纺丝时间控制熔喷非织造材料表面复合的静电纺纳米纤维含量,通过AFC-131滤料性能测试系统测试了PAN静电纺/PP熔喷复合材料的空气过滤性能。结果表明,在熔喷非织造材料喷覆静电纺PAN纳米纤维膜后,过滤效率明显提高,颗粒越小,过滤效率提高越多,且随喷覆时间的增加,过滤效率提高,滤阻增加,但滤阻增加值小于过滤效率增加值,综合考虑在纺丝时间为10min时,可以制备高效低阻的PAN静电纺/PP熔喷复合非织造过滤材料。     

静电纺PAN纤维膜的制备及其过滤性能研究

静电纺丝滤膜具有良好的过滤性能,但是要纺制具有可控性的过滤材料,需了解纺丝参数及溶液性能与过滤性能之间的关系。首先,利用静电纺丝法制备了静电纺PAN纳米纤维膜,研究纺丝时间和纺丝液浓度对纤维膜结构和过滤性能的影响。通过扫描电子显微镜和自动滤料检测仪对PAN纳米纤维膜的形貌、过滤效率和滤阻进行了测试分析。之后研究了溶液放置时间对滤膜过滤性能的影响。研究结果表明:随纺丝时间的延长,纤维的直径变化不大,过滤效率和滤阻增加;随着纺丝液浓度的增加,纤维的直径变大,过滤效率和滤阻先增加后降低;纺丝液质量分数为10%时,滤阻较小,过滤效率高;溶液放置一定时间后,制得纤维的直径变粗,不同纺丝时间、纺丝液浓度条件下的滤膜过滤效率、滤阻均下降。     

静电纺芳纶纳米纤维膜的制备及其过滤性能

为获得高效低阻的过滤材料,以间位芳纶为原料,采用静电纺丝的方法,通过对纺丝溶液和纺丝工艺的优化制备芳纶纳米纤维空气过滤材料,并研究纳米纤维的形貌和直径、纳米纤维膜的过滤性能和热稳定性能。结果表明：当纺丝溶液溶质的质量浓度为8%、纺丝电压20 kV、进液流量0.3 mL/h、接收距离15 cm时,可制备得到纤维平均直径约为50 nm的纳米芳纶纤维过滤材料;当纺丝时间为5 h时,其过滤效率可达到99.5%,阻力仅为123.8 Pa,去除静电处理后过滤效率依然可以达到89.4%。此外,制备的芳纶纳米纤维过滤材料具有优良的热稳定性和尺寸稳定性,在耐高温高效过滤领域具有应用前景。     

静电纺聚酰胺6纤维复合材料的孔隙特征及其过滤性能

采用静电纺丝法,以质量分数为22%的聚酰胺6（PA6）/甲酸溶液为纺丝液,以3种具有不同过滤效果的传统空气过滤材料为基布,制备了PA6纳米纤维复合材料,计算并分析了复合材料的孔隙结构特征,及其与纳米纤维层含量、基布之间的关系,测试了试样的透气率、过滤效率以及过滤阻力。研究发现,随着静电纺丝时间的增加,基布上沉积的纳米纤维层增多,复合材料中的孔隙数目按指数规律增加,平均孔隙面积、孔隙率和透气率则按指数规律下降,透气率与孔隙率之间呈现线性关系。纳米纤维有效地改善了传统过滤材料的过滤效率。     

石墨烯/PAN静电纺/PP纤维针刺复合空气过滤材料的制备

对适用于全新风系统的高效低阻并具有抑菌性能的复合空气过滤材料进行研发。先将聚丙烯腈(PAN)静电纺纳米纤维膜沉积到优选的丙纶(PP纤维)针刺过滤材料上,测试其过滤性能,采用极差分析和灰色聚类分析法选出最优静电纺丝工艺参数;再配制石墨烯质量分数分别为0.5%、1.0%和1.5%的石墨烯/PAN静电纺丝液,基于最优静电纺丝工艺参数,制备石墨烯/PAN静电纺/PP纤维针刺复合空气过滤材料,测试并分析其过滤性能和抑菌性能。结果表明:制备PAN静电纺纳米纤维膜的最优静电纺丝工艺参数为PAN质量分数11.0%、纺丝电压15 kV、注射速度0.84 mL/h、接收距离14 cm;在最优静电纺丝工艺参数条件下,石墨烯质量分数为0.5%时,石墨烯/PAN静电纺/PP纤维针刺复合空气过滤材料的过滤性能最好。石墨烯/PAN静电纺/PP纤维针刺复合空气过滤材料高效低阻,并具有优良的抑菌性能,适用于全新风系统过滤室内空气中的微细颗粒物。     

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。     

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PVA基纤维空气过滤膜制备及过滤性能研究

以聚乙烯醇(PVA)和铝盐为纺丝原料,本文采用静电纺丝技术制备PVA基复合纤维空气过滤膜,通过调整纺丝液中PVA、铝盐浓度等实现膜内纤维形貌、直径和孔隙率等优化,并采用扫描电镜、过滤效率测试仪等对纤维膜的结构、性能进行研究.研究结果发现,纺丝液质量分数的变化对纺丝形成的纤维形貌和直径影响显著;随着纺丝液中PVA和氯化铝...     

静电纺聚酰胺6/聚苯乙烯复合纳米纤维膜制备及其空气过滤性能

针对空气过滤纤维材料的过滤效率、阻力和使用寿命难以平衡的问题,采用多喷头静电纺丝技术,制备了不同直径、形貌纤维及不同纤维沉积顺序的聚酰胺6/聚苯乙烯(PA6/PS)复合纳米纤维膜,测试了复合膜的平均孔径及孔隙率,建立了纤维结构与过滤效率及阻力的构效关系;结合扫描电镜表征探讨了不同形貌、直径纤维的叠加次序对过滤寿命及细颗粒物沉积行为的影响,系统研究了过滤风速、细颗粒物尺寸对过滤性能的影响。结果表明：在5.33 cm/s的风速下,以多喷头静电纺丝方式制备的PA6/PS复合膜具有更好的抵抗风速变化的能力,在长期使用中阻力增加较缓慢,其具有93.13%的过滤效率,30.67 Pa的过滤阻力和0.088 9 Pa^-1的品质因子,综合过滤性能优于同等条件下H10等级(过滤效率>90%)的商业玻璃纤维过滤膜。     

针刺复合材料的过滤性能研究

选取涤纶针刺非织造布、玻璃纤维机织布为过滤材料,进行断裂强力、断裂伸长率、透气性、孔径测试、耐磨性等测试,指出针刺复合材料作为过滤材料具有良好的性能,市场前景广阔。     

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%。     

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%。     

静电纺纳米PVDF/熔喷PLA复合材料的驻极及过滤性能研究

通过静电纺丝方法制备纳米聚偏四氟乙烯(PVDF)/熔喷聚乳酸(PLA)复合材料,再采用外置式电晕放电法对纳米PVDF/熔喷PLA复合材料进行驻极处理.对驻极前后的纳米PVDF/熔喷PLA复合材料的表面静电位、过滤效率及过滤阻力等进行测试,并研究相对湿度对驻极纳米PVDF/熔喷PLA复合材料表面静电位稳定性的影响.结果 表明:随着电晕放电时间的增加,纳米PVDF/熔喷PLA复合材料表面静电位先逐渐增加后又呈下降的趋势.驻极处理后复合材料的过滤效率显著提高,过滤阻力变化不显著.驻极复合材料表面静电荷在较高相对湿度环境中的衰减速度高于在较低相对湿度环境中.驻极纳米PVDF/熔喷PLA复合材料在各种相对湿度环境中存储30 d后,其过滤效率仍高于未驻极的复合材料.     

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。     

针刺密度对纺黏长丝针刺静电棉过滤性能品质因子的影响

在聚丙烯树脂颗粒中掺配质量分数为6%的静电驻极母粒,制备面密度分别为80、95和110 g/m²的纺黏长丝轻轧非织造布,通过针刺作用在打开轻轧点的同时赋予基布拉伸强力,再通过高压驻极得到纺黏长丝针刺静电棉。探讨针刺频率、针刺深度、纤网输出速度、刺针型号及基布面密度对纺黏长丝针刺静电棉过滤性能品质因子的影响。结果表明,选用40号刺针,在针刺频率为476次/min、针刺深度为4 mm、纤网输出速度为5 m/min、针刺密度为50次/cm²条件下制备的纺黏长丝针刺静电棉过滤性能品质因子高达0.39 Pa^-1;基布面密度增大,纺黏长丝针刺静电棉的过滤性能品质因子下降。     

静电纺聚氨酯非织造布的制备及其性能研究

通过静电纺丝工艺制备聚氨酯非织造布,并采用WRS-C35拒水处理剂对其进行处理,测试其透湿量、耐静水压、吸水率和力学性能。结果表明,静电纺丝6 h的聚氨酯非织造布,经拒水处理后透湿量为8507 g/(m2.d),耐静水压大于6 478 Pa,吸水率为4.6%,断裂应力为8.2 MPa,具有较好的防水透湿性能和力学性能。     

静电纺聚乳酸纤维的孔隙结构及其空气过滤性能

采用静电纺丝法制备了纤维表面和内部均具有孔隙结构的超细聚乳酸(PLA)纤维,研究PLA溶液的质量分数、二氯甲烷/N,N-二甲基乙酰胺(DCM/DMAC)溶剂质量比、电压、纺丝液流量等参数对纤维表面孔隙覆盖率及孔隙大小的影响。结果表明,PLA溶液质量分数和DCM/DMAC溶剂质量比对纤维表面孔隙结构的影响较大,纺丝电压的影响次之,纺丝液流量的影响最小。在PLA溶液质量分数为7%、DCM/DMAC质量比为10∶1、电压为16 kV、流量为1 mL/h的条件下,制备得到的PLA多孔纤维膜具有高效低阻的过滤性能,其对直径为75 nm的氯化钠气溶胶颗粒的过滤效率达99.964%,压降仅为197.9 Pa。     

静电纺PA6/CS复合纤维膜的过滤性能研究

采用自制单喷头静电纺丝设备,以聚丙烯熔喷非织造布为基布,制备静电纺聚酰胺6/壳聚糖(PA 6/CS)复合纤维膜,研究了静电纺丝时间对复合膜表面形貌、孔径和过滤性能的影响。结果表明:随着静电纺丝时间增加,复合纤维膜对Na Cl气溶胶的过滤效率显著增加,过滤阻力明显增加,品质因子先增加后减小;连续纺丝90 min后,复合纤维膜的过滤效率达到99%以上。     

静电纺聚丙烯腈/硫酸铜纳米纤维膜的制备及其性能

为开发可应用于医疗敷料的铜离子纳米纤维膜,采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈/ 无水硫酸铜复合纳米纤维膜,探讨了纺丝液质量分数及黏度、导电率对纺丝过程和纤维外观形貌的影响,并对其所含元素及纤维粒径分布进行测试表征。结果表明：铜离子存在于纳米纤维膜中;在设定的纺丝工艺参数下,当纺丝液中聚丙烯腈的质量分数增加时,溶液黏度随之增加,纤维直径逐渐变大;当纺丝液中无水硫酸铜的质量分数增加时,溶液导电率随之增加,纤维直径先变小后变大,且易出现纤维粗细不匀及串珠现象;当纺丝液中聚丙烯腈与无水硫酸铜质量比为8：3时,纤维的外观形貌最好,且直径在300 nm左右。     

静电纺PCL纤维膜的制备及其性能

为了减少海洋溢油事故带来的危害,选取天然可降解的聚己内酯(PCL)为原料,通过静电纺丝法制备不同质量分数的PCL纤维膜,利用扫描电镜观察纤维形貌,并对不同质量分数的PCL纤维膜水接触角、吸油倍率和保油率进行测试与分析。结果表明：随PCL质量分数的增加,纤维直径逐渐增大。当PCL质量分数为16%时,纤维之间无串珠结构,直径分布均匀,平均直径324 nm,具有较好的可纺性。纤维膜对水的接触角为137.08°,对3种油的吸油倍率最高分别为机油36.73 g/g、花生油34.20 g/g和菜籽油30.63 g/g,保油率均在55.0%以上,经过5次循环使用后,对3种油的吸油倍率仍均可达到15.0 g/g以上。说明PCL纤维膜具有良好的疏水性能、吸油性能、保油性和一定的循环使用性能,在油水分离领域具有较好的应用前景。