静电纺聚丙烯腈多层纳米纤维膜的制备、结构与性能

将不同浓度的聚丙烯腈纺丝液依次进行静电纺丝,制备多层纳米纤维膜,并对其孔隙率、比表面积、力学性能和过滤性能进行测试分析。结果显示:多层纳米纤维膜的孔隙率和比表面积均较高,由4种质量分数为14%、12%、10%和8%的聚丙烯腈纺丝液依次纺丝制备的四层纳米纤维膜的孔隙率和比表面积最高,分别为54.7%和11.0m2/g,且此纳米纤维膜的力学性能优异。静电纺PAN多层纳米纤维膜的过滤效率值也较高,由质量分数分别为14%和8%两种纺丝液循环1次纺丝制备二层的纳米纤维膜过滤效率最高,对所有测试粒径的粒子的过滤效率都高于99.99994%,过滤阻力为863Pa,随循环次数增加,纳米纤维膜的过滤效率有所降低,过滤阻力则明显降低,这与多层纳米纤维膜的孔隙率和比表面积的变化趋势相反。     

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。     

静电纺丝制备高比表面积纳米多孔纤维的研究进展

静电纺丝技术是当前制造纳米纤维最主要的基本方法,增加静电纺纳米纤维比表面积和孔隙率对提高其应用性能有巨大作用。通过静电纺纳米纤维多孔化制备技术来改变纤维结构和表面形态,能够大幅度提高纤维的比表面积。综述了近年来静电纺纳米多孔纤维的研究进展情况。     

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。     

GO掺杂PVDF纳米纤维的制备及应用

静电纺纳米纤维具有比表面积大、纤维直径细、孔隙率高等优点,广泛应用于空气过滤、防水透湿等领域。采用静电纺丝技术,通过在聚偏氟乙烯(PVDF)中掺杂不同质量分数的氧化石墨烯(GO)来制备PVDF/GO复合纳米纤维,并利用扫描电镜对复合纳米纤维膜的形貌结构进行表征测试。结果显示:当纺丝电压为15 kV时, PVDF纳米纤维形貌较为规整,纤维粗细分布均匀,平均直径为537.61 nm;在PVDF机制中掺杂0.2%GO时,出现了较多的超细纳米纤维,粗细纤维分布较为明显;当纳米纤维膜具有一定厚度时,显示了较好的过滤效率,其过滤效率和过滤阻力分别为99.84%和44.38 Pa。由此可见,所制备的GO掺杂PVDF纳米纤维在空气过滤领域有较大的应用前景。     

复合静电纺超细聚丙烯腈纳米纤维的制备

为获得比常规静电纺丝纤维直径更细的聚丙烯腈（PAN）纳米纤维,采用复合静电纺丝方法制备了聚丙烯腈/醋酸丁酸纤维素（PAN/CAB）复合纳米纤维,再溶解掉复合纳米纤维中的CAB组分,得到超细PAN纳米纤维并对其进行氨基化改性后用于吸附直接红23（DR23）染料。研究了PAN和CAB的混合比例、纺丝溶液质量分数和纺丝液挤出速度3个因素对所得ＰＡＮ 纳米纤维直径的影响,并比较了常规静电纺和复合静电纺制备出的PAN纳米纤维改性后的染料吸附量。实验结果表明：该方法制得的PAN纳米纤维的平均直径在50~80 nm范围内,其中当PAN和CAB的质量比为15:85、纺丝溶液质量分数为15%、纺丝液挤出速度为1.5 mL/h、纺丝电压为10 kV、接收距离为20 cm时,得到的PAN纳米纤维的平均直径为50 nm;改性后纳米纤维对DR 23的平衡吸附量达833mg/g。     

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。     

静电纺PA 6纳米纤维膜的力学性能研究

利用静电纺丝可形成由纳米级纤维组成的纳米纤维膜,由于该膜孔径小并具有高比表面积和高孔隙率,可用作组织工程支架、传感器感知膜、过滤材料和防护材料等。静电纺纳米纤维膜的力学性能对其适用性和耐用性有重要影响。以PA 6甲酸溶液进行静电纺丝,研究了纺丝液喂入速度和纺丝距离对静电纺PA 6纳米纤维膜力学性能的影响。结果表明:纺丝液喂入速度较低时,形成的纳米纤维膜力学性能差;纺丝距离增大时,纳米纤维膜的断裂强度降低;PA 6溶解于98%甲酸中配制成13%(质量分数)纺丝液,在喷嘴口径0.9 mm、电压30 kV下进行静电纺丝,纺丝液喂入速度在0.2～0.3 ml/h、纺丝距离为8～10 cm时可获得具有良好力学性能的PA 6纳米纤维膜。     

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。     

聚丙烯腈基活性中空碳纳米纤维制备及其性能

为制备具有较高孔隙率的聚丙烯腈(PAN)活性中空碳纳米纤维(AHCNF),以自行制备的PAN为原料,经同轴静电纺丝、预氧化、炭化、活化后制备得到AHCNF,借助X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、比表面积测试仪研究了致孔剂对其形态与孔结构的影响。结果表明:制备的PAN共聚物环化温度较低,环化放热较缓和,有利于预氧化的进行;炭化过程将PAN表面的碳氧单键转化为碳氧双键,而活化过程将碳氧双键进一步转化为酯基;添加致孔剂和未添加致孔剂得到的PAN活性中空碳纳米纤维横截面呈明显的中空结构,纤维壁较为致密;添加致孔剂后,活性中空碳纳米纤维的总比表面积从55.719 m²/g增加到532.639 m²/g,孔容从0.070 cm³/g增加到0.312 cm³/g,介孔平均孔径从3.408 nm增加到4.309 nm,收率从27.14%降低到9.44%。     

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。     

聚丙烯腈/二氧化钛纳米纤维的紫外线防护性能

为探讨纳米纤维的紫外线防护性能,在聚丙烯腈（PAN）溶液中加入紫外线屏蔽剂二氧化钛（TiO2）并制备了纯PAN和复合PAN/TiO2纳米纤维膜,利用扫描电子显微镜、紫外透射率分析仪等分析了纳米纤维的微观形态和紫外线防护性能。结果表明：复合PAN/TiO2纳米纤维具有较小的直径;红外光谱图显示PAN/TiO2纳米纤维不仅含有PAN的特征吸收峰,还含有TiO2的特征吸收峰。TiO2的加入有效增加了PAN/TiO2 混合纳米纤维膜的紫外线吸收性能和紫外线防护性能,纯PAN纳米纤维膜的紫外线防护因子（UPF）为30.72,PAN/TiO2 纳米纤维膜的UPF为1 096.21∽1 865.49,且UPF随着TiO2质量分数的增加而增大;TiO2质量分数为0.5%时,PAN/TiO2 纳米纤维表面光滑,直径较小,紫外线防护性能较好。     

聚丙烯腈/羧基丁苯乳胶复合纳米纤维膜的制备及其性能

为提高静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜的力学性能,将羧基丁苯乳胶(SBR)与PAN纳米纤维膜通过溶液浸泡进行复合,制备了一系列PAN/SBR复合纳米纤维膜,研究了SBR质量分数对PAN纳米纤维膜表面形貌、化学结构、润湿性能、热性能和力学性能的影响.结果表明:SBR以物理粘结的形式与PAN纳米纤维膜复合在一起,随着SB...     

PBS静电纺非织造布结构与过滤性能的关系分析

研究了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)静电纺非织造布结构与过滤性能的关系。采用扫描电镜和SPSS软件,测试分析了PBS静电纺非织造布的纤维直径、孔隙率等对过滤效率的影响。实验结果表明,纤维直径和孔隙率越大,非织造布透气性越好,而过滤效率越小。     

溶剂交换法制备纳米纤维素多孔薄膜及其结构表征

以纳纤化纤维素(NFC)为原料,通过真空抽滤制备NFC湿膜,采用多步法完成溶剂交换并干燥制得具有纳米孔洞结构的NFC多孔薄膜;探讨了不同溶剂和干燥方法对NFC多孔薄膜表面形貌的影响。结果表明,经真空抽滤得到的NFC湿膜先用乙醇后用叔丁醇溶剂交换并冷冻干燥制得的NFC多孔薄膜的表面孔径分布均匀(孔径100～200 nm)、孔隙率为42.95%;通过该方法制得的NFC多孔薄膜的孔径大、孔隙率高,具有良好的润湿性和热稳定性,在高效过滤、生物医药和分析检测等领域的应用前景广泛。     

嵌入式聚丙烯/聚乙二醇微纳米纤维材料的结构特征及其气固过滤性能

为开发可用于空气过滤的微纳米纤维材料,以聚乙二醇(PEG)共混改性聚丙烯(PP)为原料,基于熔喷技术高速热气流牵伸聚合物熔体一步法制备PEG/PP微纳米纤维材料,并对纤维排列、直径分布、孔隙率与过滤效率、过滤阻力和质量因子间的关系进行分析。结果表明:直径在800 nm以下的纳米纤维穿插于直径在4 000 nm以上的纤维之间,表现为厚度方向上的宏观叠层与水平方向上的微观准连续分支复合的嵌入式特征;随着PEG质量分数从0%增加到8%, 800 nm以下纤维的嵌入率从0.00%增加到784.66%,同时过滤效率增大了约1.12倍,质量因子也呈现逐渐增大的趋势;微纳米纤维材料的嵌入式结构有利于捕获连续流体中的细小颗粒物。     

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。