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。     

PAN纳米蛛网/串珠纤维复合滤膜的设计及其过滤性能分析

以聚丙烯腈(PAN)为原料,通过静电纺丝技术制备了三明治结构纳米蛛网/串珠纤维复合滤膜,研究了纳米蛛网/串珠纤维复合质量比、滤膜面密度和测试风速对过滤性能的影响。结果表明:随着串珠纤维含量的增加,过滤效率和过滤阻力先减小后增大,品质因子则先升高后降低;过滤效率随滤膜面密度的增大而增速放缓,过滤阻力则大幅上升,因此品质因子先上升后下降;随着测试风速的上升,纳米蛛网/串珠纤维复合滤膜的过滤效率略有下降,过滤阻力线性增加,品质因子逐渐减小,但始终高于蛛网纤维膜和串珠纤维膜的品质因子。     

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。     

聚丙烯腈/银复合纳米纤维高效滤膜的制备及其长效性能

为实现高效低阻的过滤效果，将具有抗菌性能的纳米银颗粒掺杂在聚丙烯腈(PAN)溶液中，利用静电纺丝技术制备了PAN/Ag复合纳米纤维膜，对其微观结构进行观察，测试了纳米纤维膜的透气性能、透湿性能、润湿性能和过滤性能。结果表明：在纳米银质量分数为0.9%,纺丝时间为30 min时，PAN/Ag复合纳米纤维膜的过滤效率达到99.38%,阻力压降为43.12 Pa,品质因子达到最高0.117 9 Pa^-1,透气率为539.1 mm/s,水接触角为112.5°,具有较好的透湿率；将PAN/Ag复合纳米纤维膜静置365 d后安装在空调滤芯上，还可保持有优良的过滤性能。本文研究拓宽了纳米空气滤材在实际生活中的应用范围，有望在精准过滤领域实现应用。     

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。     

SS/PEO纳米纤维空气过滤膜的制备及性能的研究

为了制备绿色、高效的纳米纤维空气过滤材料,本文以水为溶剂,制丝胶/聚环氧乙烷纺丝液,制备出纳米纤维空气过滤材料,分析不同纤维直径、纺丝时间对纳米纤维过滤性能的影响.实验结果表明,SS/PEO过滤膜的过滤效率随着纤维直径的变细而优化,当纤维直径在283nm时,过滤效率达到97.9％;同样随着静电纺丝时间的增加而增加,当纺丝时间超过10h后,过滤膜的过滤性能的增幅趋于平缓,但吸气阻力却急剧加大..     

静电纺聚乳酸串珠/纳米纤维低阻力复合空气过滤膜的研究

采用双喷静电纺丝工艺制备聚乳酸(PLA)串珠/纳米纤维复合滤膜,研究纤维形貌、串珠纤维添加量和过滤时间对滤膜空气过滤性能的影响。结果表明,在纳米纤维中加入串珠纤维可以使滤膜更加蓬松,形成空间曲折网状孔隙,有助于降低过滤阻力。随着串珠纤维含量的增加,过滤效率和阻力均先降低后升高,过滤品质因子则先升高后降低,表明串珠纤维的添加量存在恰当比例,含量过高反而会对综合过滤性能造成不利影响。随着过滤时间的延长,串珠/纳米纤维滤膜的过滤效率和阻力均逐渐升高,品质因子降低,但始终高于纳米纤维滤膜的品质因子。     

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。     

芳纶纳米纤维毡/聚苯硫醚高温超过滤材料的制备及其性能

以N,N-二甲基乙酰胺/氯化锂(DMAc/LiCl)为溶剂溶解间位芳纶纤维,采用高压静电纺丝技术制备直径为100～500 nm的芳纶纳米纤维毡,与聚苯硫醚(PPS)针刺非织造布复合后形成高温超过滤材料。结果表明,芳纶纳米纤维毡具有良好的强度和耐高温性能,复合纤维毡对粒径位于0.1～0.6μm之间超微粒子的过滤效率达到99.9%,明显高于普通PPS非织造布的过滤效率(70%),但纳米芳纶/PPS复合高温超过滤非织造布的压降随芳纶纳米纤维膜厚度的增加而迅速下降,这是因为芳纶纳米纤维膜中纤维尺寸和孔径较小,导致过滤时阻力明显增加。     

静电纺聚丙烯腈纳米级纤维滤膜的制备及性能

为了开发高效低阻的纳米级纤维复合滤膜,利用无针头的静电纺丝设备规模化制备了不同质量分数的聚丙烯腈纳米级纤维,并测试了该纳米级纤维复合滤膜的微观结构、透气性能和过滤性能。结果表明:随着纺丝时间的增加,纳米级纤维滤膜的厚度增加,透气率降低,但过滤效率和阻力压降都呈现增加的趋势;随着溶液质量分数的增加,纳米级纤维滤膜的透气率先减小后增加,而过滤效率和阻力压降呈现先增加后减小的趋势。认为:质量分数12%的聚丙烯腈溶液纺制20min得到的滤膜透气率和过滤效率较高,阻力压降相对较小,比较适合开发空气过滤材料。     

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%。     

不同填充密度的梯度结构复合滤材的制备及其性能

为使滤料在同等过滤效率下具有较低的过滤阻力,以聚丙烯（PP）为原料,用熔体静电纺丝技术在线制备了纤维填充密度梯度复合滤料。研究了不同收卷速度下制备的复合滤料的过滤效率,发现复合滤材的过滤效率随收卷速度的增加而降低;选择3种收卷速度制备出3种同等厚度的纤维网,并计算其对应的纤维填充密度;最后在聚丙烯纺粘非织造基材上直接沉积3层不同填充密度的纤维网,经热压制备梯度复合滤料,结果表明,在同等过滤效率下,纤维填充密度不同的梯度结构复合滤料具有低阻特性,对粒径大于等于2.0 μm颗粒的过滤效率最高达87.0%,过率阻力为8.0 Pa,透气率为187.0 mm/s。     

面向21世纪熔喷非织造滤材的性能与设计

本文根据过滤过程模型指出 :要提高过滤效率、降低压损 ,必须提高过滤系数 ,可从滤材形态尺寸和滤材表面性能两方面加以综合考虑。纤维纤度、滤材孔径、滤材表面积、滤材厚度及滤材密度分布 ,滤材表面的化学基团、表面能、空气核、静电及高吸附材料等都是滤材设计的重要因素     

Effects of porosity gradient of multilayered electrospun nanofibre mats on air filtration efficiency

Performance of the nanofibrous filter media is determined by fibre diameter and pore size distribution of the membranes. In this study, an attempt is made to fabricate a nanofibrous multi-scale filter media by simply varying the layer-by-layer-assisted stacking structure and composition of individual fibres within the single layers. These structural controls of the filter membrane helped to form a skeletal frame-worked membrane with controlled filtration efficiency and pressure drop aerosol particle filtration application. Altering the right electrospinning parameters, layering structure of the membrane resulted in changes in average fibre diameter and pore size distribution, especially in the middle layer of media, while a gradient in pore size and its distribution was created. The results of measurements of pressure drop and filtration efficiency indicated that by changing the gradient in pore size and its distribution in the middle membrane, keeping other layers constant, the pressure drop and filtration efficiency can be effectively tuned. The results suggested that this developed filter media could be used as promising materials for a variety of potential applications in high efficiency particulate air filters with tunable characteristics.     

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。     

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。     

Fabrication and characterization of pre-oxidized PAN composite filters

In order to develop efficient and low-cost hot gas filtration medium, composite filters were prepared with PTFE fabric as the substrate, and mixing of OPAN fiber and PPS fibers as functional layers. The fiber entanglement was evaluated via image analysis, and some other characteristics, such as tensile properties, pore size, thermal stability, and filtration performance were also discussed. The results showed that with increasing ratio of PPS fibers, the fiber entanglement, breaking strength, thermal stability, and filtration efficiency increase, while the pore size decreases. Mixing with 40% weight PPS fiber leads to the filtration efficiency of the composite filter increasing from 64.68 to 94.68% for removing particles with a diameter of 2.5 μm.     

A comparative study on filtration performance of mono-, bi-, and multi-constituent nonwoven air filter media

In this work, a series of multi-constituent nonwoven filter media possessing multi-modal fiber diameter distribution was prepared and evaluated for pressure drop and filtration efficiency. The same approach was extended to bi-constituent nonwoven filter media exhibiting bi-modal fiber diameter distribution and mono-constituent nonwoven filter media showing mono-modal fiber diameter distribution. While the multi-constituent filter media registered the lowest pressure drop, followed by the bi- and mono-constituent filter media, the mono-constituent filter media displayed the highest filtration efficiency, followed by the bi- and multi-constituent filter media. When both pressure drop and filtration efficiency were taken together, the quality factor of multi-constituent filter media was found to be higher than that of bi- and mono-constituent filter media.     

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。