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。     

银纳米线改性聚偏氟乙烯静电纺膜的制备及性能研究

采用直接喷涂法和共混静电纺法制备银纳米线(AgNWs)改性聚偏氟乙烯(PVDF)静电纺膜,比较2种方法对改性PVDF静电纺膜性能的影响。结果表明：AgNWs直接喷涂于纯PVDF静电纺膜表面得到的改性PVDF静电纺膜,抑菌性能优异,水接触角较小,纤维直径及膜的透气率、孔隙率、断裂强力、断裂伸长率、过滤效率、过滤阻力等较纯PVDF静电纺膜变化不明显。与直接喷涂法相比,共混静电纺法制备的改性PVDF膜中纤维直径更细,但因AgNWs包埋在纤维内部,故抗菌性能不及直接喷涂法制备的改性PVDF静电纺膜。为获得优异的抗菌性能,可选用直接喷涂法制备AgNWs改性PVDF静电纺膜。     

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。     

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。     

静电纺纳米氧化铜抗菌复合非织造布的制备及其性能北大核心CSCD

针对聚丙烯(PP)熔喷非织造布抗菌性能不足的问题,本文以PP熔喷非织造布为静电纺丝装置的接受基布、CuO-NPs为抗菌材料,制备具有高效抗菌性能的聚丙烯/聚丙烯腈/纳米氧化铜(PP/PAN/CuO-NPs)复合非织造布。研究了CuO-NPs质量分数与静电纺丝时间对复合非织造布抗菌等性能的影响。结果表明:当纺丝时间为1 h、CuO-NPs质量分数在0.3%~0.9%时,复合非织造布对E.coli和S.aureus的抑菌率均>99.99%。纺丝时间为1 h,随着CuO-NPs质量分数增大,复合非织造布纤维直径增大、直径分布均匀性降低、疏水性能下降。CuO-NPs质量分数不变,随着纺丝时间增加,复合非织造布的过滤效率提升,透气性却下降。纺丝时间相同,复合非织造布的过滤效率随着CuO-NPs质量分数增大而增大;CuO-NPs质量分数增大时,复合非织造布的透气性在较短纺丝时间(0.5~1 h)内先下降后提升,在较长纺丝时间(1.5~2.5 h)内显著下降。此外,CuO-NPs的加入不会改变PAN纳米纤维膜的化学结构。静电纺纳米纤维膜与PP基布的复合可以制备高效过滤和抑菌的医用防疫纺织品。     

静电纺PAN纳米纤维多孔膜的微观结构与过滤性能

将不同质量分数的聚丙烯腈( PAN)纺丝液进行静电纺丝,制备了PAN纳米纤维多孔膜,并对静电纺PAN纳米纤维膜的形貌、纤维直径、孔隙率和比表面积、力学性能以及过滤性能进行表征和测试.结果表明,随着PAN质量分数的增加,纤维的平均直径明显增加;对应的静电纺多孔纤维膜的孔隙率和比表面积都减小、过滤效率降低.其中,由PAN质...     

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。     

串珠纤维对静电纺纤维复合滤纸结构和性能的影响

本研究制备了静电纺串珠纤维复合滤纸和静电纺纳米纤维复合滤纸,对其微观形貌和孔径等结构特性以及过滤阻力、过滤效率和容尘量等过滤性能进行了分析。结果表明,静电纺串珠纤维复合滤纸和静电纺纳米纤维复合滤纸的纺丝层纤维平均直径接近,分别为225、250 nm。通过控制纺丝时间使二者的初始过滤阻力相近时,静电纺串珠纤维复合滤纸过滤效率为73.1%,静电纺纳米纤维复合滤纸过滤效率为38.2%。相同测试条件下,静电纺串珠纤维复合滤纸阻力上升速度比静电纺纳米纤维复合滤纸慢,达到相同终止阻力时,静电纺串珠纤维复合滤纸的作用时间更长、容尘量更大,二者的容尘量分别为119.29、96.23 g/m~2;并采用仿真模拟软件GeoDict建立模型,探究了两者阻力变化情况和容尘量的差异。     

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。     

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。     

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。     

纳米纤维复合结构空气过滤材料性能研究

为深入探究影响纳米纤维膜过滤机制以开发和应用高端空气过滤材料,分析了静电纺纳米纤维膜和聚四氟乙烯拉伸膜与非织造布复合的空气过滤材料结构与性能,分别对其形貌、热力学性能、透气性等进行了分析与评价。实验结果表明,过滤材料本身的结构和纤维直径以及表面电势对其过滤性能影响显著,纤维直径越细,膜孔径越小,纤维间的结构会相对紧密,从而导致透气性较差,过滤效率更好。其中表面电势是影响材料过滤效率的主要因素,表面电势越高,过滤效果越好。静电纺锦纶6纳米纤维膜/聚酯纤维非织造布(PA6/PET)复合空气过滤材料表面电势最高,达1.414 kV,其过滤效率最佳,达到99.57%。PA6/木浆纸复合过滤材料表面电势最小,为0.07 kV,过滤效果仅为22.28%。     

纺丝液配备方法对PS/PVP纳米纤维膜性能的影响

采用特殊的纺丝液配备方法,依靠新型的气泡静电纺丝技术,成功纺制出PS/PVP纳米纤维膜,并对纳米纤维膜的微观形态、亲水性能、强伸性能、平均孔径及空气流速进行测试与分析。结果表明:不同配备方法的纺丝液获得的纳米纤维膜的微观形态、亲水性能、强伸性能、平均孔径及空气流速不同。表面粗糙程度高、孔洞多、有凹槽的纳米纤维,其形成的纳米纤维膜的亲水性能优,断裂强度高,断裂伸长率低,平均孔径和空气流速增加。     

聚乙烯醇电纺膜/PP纺黏布复合过滤材料的制备

利用静电纺丝技术制备聚乙烯醇/淀粉(PVA/SS)纳米纤维膜,再将其与PP纺黏布复合。通过SEM和FTIR表征纤维表面形貌和分子结构,探究PVA/SS纳米纤维膜的最优纺丝工艺参数,并测试PVA/SS纳米纤维膜的抗水解性能及PVA/SS/PP复合膜的过滤性能。结果表明,当纺丝液质量分数为11%、PVA/SS质量比为3∶1、纺丝电压为30 kV、喂液速率为0.8 mL/h、接收距离为19 cm时,纤维表面形貌最优,经160℃热处理的PVA/SS纳米纤维膜的抗水解性能优异。采用最优工艺参数纺制的PVA/SS纳米纤维膜的孔径分布在378.00～742.00 nm,平均孔径为689.00 nm。PVA/SS/PP复合膜对直径大于0.3μm的细微颗粒的过滤效率最高可达到99.363%,过滤阻力为137 Pa,低于相关国家标准的规定。     

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。     

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。     

水溶性聚合物PVA纳米纤维基PM2.5过滤材料研究

利用多针头静电纺丝技术制备水溶性聚合物PVA纳米纤维基PM_(2.5)过滤材料,基于单因素试验及正交试验探究最佳纺丝工艺,测试其抗水解性能、红外光谱、孔径分布及过滤性能。结果表明:最佳纺丝工艺为纺丝液质量分数10%、纺丝电压30 kV、喂液速率1.0 mL/h,所得纳米纤维形貌最佳,纤维平均直径为116.99 nm、纤维直径CV值为15.09%。抗水解性能及红外光谱测试表明,与GA交联后再进行热处理能有效改善PVA的水解性。孔径分布及过滤性能测试表明,水溶性聚合物PVA纳米纤维基PM_(2.5)过滤材料是优秀的空气过滤材料,由PP纺黏布、水溶性聚合物PVA纳米纤维基PM_(2.5)过滤材料、PP纺黏布组合形成的复合过滤材料,对直径在0.3μm及以上的颗粒的过滤效率超过99%且过滤阻力仅为90 Pa,完全符合相关国家标准。     

静电纺PBS/熔喷复合滤材的制备及性能表征

通过正交试验得到PBS静电纺丝最优工艺,以熔喷非织造布为接收基材,在PBS静电纺丝最优工艺下制备静电纺PBS/熔喷复合滤材。并对复合前后材料的性能进行表征,结果表明:静电纺PBS纤维比熔喷非织造布纤维直径更小,且分布更均匀;熔喷非织造布与静电纺PBS纤维复合后平均孔径从10μm降低到3μm,且孔径分布很均匀,孔隙率基本无变化,材料表面的润湿性稍微有所改善。     

磁场对静电纺丝素红花纳米纤维性能影响

通过自制静电纺丝机在磁场作用下纺制丝素红花纳米纤维,探讨磁场对静电纺丝素红花纳米纤维微观形貌及性能影响。研究表明,在磁场作用下纺制的静电丝素红花纳米纤维的最大直径、最小直径、平均直径、纤维粗细不匀率均低于无磁场作用下纺制的丝素红花纳米纤维,提高了纤维的成纤质量。同时,由于磁场的作用,静电纺丝素红花纳米纤维的分子结构出现了由α-螺旋结构向β-折叠结构转变的现象。