熔喷聚乳酸/聚偏氟乙烯电晕驻极空气过滤材料电荷存储与过滤性能相关性研究

针对空气颗粒物污染问题,为实现对空气中PM_2.5以及其它有害颗粒物的高效过滤,从而达到保护人体生命健康的目的,将介电性与极性良好的聚偏氟乙烯(PVDF)与生物可降解的聚乳酸(PLA)熔融共混,并经过熔喷纺丝工艺结合电晕驻极,制备出具有纤维直径细、孔径小、过滤效率高、过滤阻力低的环境友好型驻极体空气过滤材料。通过系统研究PVDF对PLA电晕驻极体空气过滤材料的结晶行为、电荷存储性能及其机制与过滤性能之间的关系,发现PVDF的引入对PLA/PVDF熔喷非织造布纤维的结晶性能具有重要影响,可使PLA结晶速度加快,结晶度增加。PLA/PVDF电晕驻极熔喷布的初始表面静电势高达3 kV以上,热刺激放电测试峰值更高,电荷存储量有明显提升。特别地,在85 L/min纺丝流速下测试,PLA/PVDF单层电晕驻极熔喷非织造布过滤性可达85%,过滤阻力小于40 Pa,相较于未添加PVDF的电晕驻极熔喷非织造布过滤效率提升20%以上;探讨了电晕驻极后PLA/PVDF熔喷非织造布的电荷存储机制,发现PLA/PVDF熔喷非织造布的电荷存储性能提升最终使过滤性能提高。     

驻极处理对聚乳酸熔喷材料性能的影响

采用生物可降解性聚乳酸（PLA）为原料,采用熔喷工艺开发一种高性能过滤材料,并利用外置式电晕放电技术对材料进行驻极处理。分析讨论了驻极电压、驻极时间以及两电极之间距离等工艺参数对材料的表面电位、透气性及过滤性能的影响。采用扫描电子显微镜观察了驻极处理后PLA熔喷材料表面形貌结构的变化。结果表明：驻极后PLA熔喷材料表面粗糙度增加;材料在驻极电压增加过程中出现反极性充电现象。随着驻极电压和时间的增加,材料表面静电电位逐渐增加,然后又呈现下降的趋势。驻极处理后材料的透气性未出现显著变化;过滤效率显著提高。     

熔喷聚丙烯水驻极非织造材料的制备及性能

电晕驻极熔喷非织造过滤材料的驻极效果稳定性差,易受环境温湿度的影响。为改善熔喷材料的驻极稳定性,采用水驻极技术代替电晕驻极法,将聚丙烯与驻极母粒混合,制备熔喷聚丙烯非织造材料。并通过水驻极处理得到熔喷聚丙烯水驻极非织造材料,系统探究驻极方式（电晕驻极与水驻极）对熔喷聚丙烯材料纤维网结构与过滤性能的影响,以及2种驻极体材料电荷存储稳定性和加载过滤性能间的差异。结果表明：水驻极非织造材料的孔隙率和平均孔径均增大,水驻极非织造材料过滤效率从43%（未驻极材料）提高至99.94%,过滤阻力从22.37 Pa（未驻极材料）下降至19.62 Pa。水驻极非织造材料的耐温性与耐湿性更好,电荷存储稳定性优异;水驻极非织造材料的加载过滤性能优于电晕驻极非织造材料。     

聚酰亚胺驻极体空气过滤材料的研究与制备

采用均苯四酸二酐(PMDA)和4,4-二氨基二苯醚(ODA)为原料,将两者分别加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与1-甲基-2吡咯烷酮(NMP)以3∶7体积比混合反应得到聚酰胺酸溶液,并利用静电纺丝技术得到聚酰胺酸纳米纤维膜,再经过热亚胺化得到聚酰亚胺纳米纤维膜。在纺丝液中掺杂聚四氟乙烯(PTFE)纳米颗粒,并经过电晕放电驻极处理,测试该空气过滤材料的过滤效率。结果表明,经电晕放电驻极处理且掺杂PTFE纳米颗粒的聚酰亚胺纳米纤维膜具有较高的过滤效率和较低的过滤阻力,其最佳过滤效率为99.913%,过滤阻力为69 Pa。     

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。     

超细无碱玻纤过滤材料的电晕驻极性能

为了研究玻纤滤料的驻极过滤性能,通过火焰喷吹法生产超细无碱玻纤,并制备2种不同过滤等级的超细无碱玻纤过滤材料。以电晕驻极的方式对制备的试样施加静电,对比驻极前后试样的过滤性能,研究驻极工艺对滤料过滤性能的影响,测试分析试样驻极后的电荷存储稳定性。结果表明：超细无碱玻纤滤料在驻极作用下,过滤效率有大幅提升,过滤阻力保持不变,在一定范围内,过滤效率随着驻极电压、驻极时间的增加而增加;但是驻极后一段时间内静电衰减严重,指出玻纤成分改性可能是延长静电衰减的方法之一。     

对位芳纶纳米纤维/熔喷非织造复合过滤材料的制备及性能研究

以二甲基亚砜/氢氧化钾(DMSO/KOH)为溶剂溶解对位芳纶纤维,制备负电性的对位芳纶纳米纤维(ANFs)溶液.采用静电发生器对聚丙烯(PP)熔喷非织造材料进行正电驻极处理.利用涂膜技术将ANFs溶液涂覆在PP熔喷非织造材料的表面制备复合过滤材料.测试结果表明,PP熔喷非织造材料表面可形成一层连续的对位芳纶纳米纤维膜,...     

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。     

电晕驻极熔喷聚丙烯驻极体非织造布的电荷捕获特性

针对不同驻极条件下获得的熔喷聚丙烯驻极体非织造布的过滤性能存在差异,以及使用环境对其电荷存储稳定性的影响机制尚不清楚的问题,采用热刺激放电和表面电位分布测量技术,研究了驻极条件与材料电荷存储性能的相关性,考察了水和酒精熏蒸对材料的电荷存储稳定性的影响。结果表明:正、负电荷的陷阱能级相近,但正电晕驻极非织造布的过滤性能优于负电晕驻极;表面电位高低不能准确反映非织造布过滤性能的优劣;水熏蒸后非织造布的过滤效率变化很小,酒精熏蒸后其过滤效率衰减至与未驻极样品相同。该研究结果可为熔喷聚丙烯驻极体非织造布材料的生产及其在高湿度和医用环境下的使用提供参考。