WBPU-PVA復(fù)合微孔膜結(jié)構(gòu)控制及應(yīng)用研究.pdf

1、近年來由于霧霾天氣越來越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了人類的生活與健康，而大多數(shù)傳統(tǒng)的防霧霾口罩的PM2.5過濾效果其實(shí)并不好，為此開發(fā)一種新的過濾材料迫在眉睫。由于高分子微孔膜材料在過濾技術(shù)上有廣泛的應(yīng)用，本課題將通過微孔膜來過濾PM2.5微粒的角度展開。
　　本文基于近來霧霾天氣這一環(huán)境問題為出發(fā)點(diǎn)，研究了一種新型的空氣過濾防PM2.5材料。以水性聚氨酯、聚乙烯醇為研究素材，通過他們不同比例的混合，以及不同基材、不同致孔劑的篩選，用溶劑-非

2、溶劑法摸索最佳的涂層微孔膜的形成工藝，再通過與納米功能材料的復(fù)合，賦予了涂層膜抗菌抗紫外的多功能性，成功制備WBPU/PVA復(fù)合微孔膜，并成功應(yīng)用于空氣過濾材料上。
　　主要研究工作及結(jié)論如下：
　　(1)首先對課題選用的兩種高聚物WBPU和PVA進(jìn)行紅外光譜表征，結(jié)果表明這兩種高聚物具有很好的相容性，可以任意比例混合，這為它們的復(fù)合材料的研究提供了可行性。再對不同比例的WBPU/PVA膜進(jìn)行熱學(xué)性能、力學(xué)性能、耐水性能進(jìn)行

3、表征，發(fā)現(xiàn)復(fù)合膜的這些性能較為復(fù)雜，幾乎都介于兩組分單獨(dú)存在時(shí)之間。然后再利用溶劑-非溶劑法中的干/濕法，用強(qiáng)極性溶劑 DMF為溶劑，水為非溶劑、尿素為致孔劑成功制備了WBPU/PVA復(fù)合微孔膜。SEM表明純WBPU微孔膜結(jié)構(gòu)單薄、孔徑較大，不利于過濾 PM2.5微粒，PVA的加入有利于復(fù)合微孔膜生成層狀和網(wǎng)狀的多維結(jié)構(gòu)，但過量的 PVA會(huì)造成復(fù)合膜微孔減少甚至消失，并初步探尋了獲得理想復(fù)合微孔膜的WBPU和PVA的最佳復(fù)合配比為0.8

4、/0.2。納米AgI絡(luò)合劑的加入有效的提高了復(fù)合膜的抗菌抗紫外性能。
　　(2)本課題通過涂層的方式在基材表面成膜，最終選定被試基材為40g/m2的拒水型的聚丙烯紡粘無紡布。溶劑-非溶劑法濕法成膜雖簡單易行，但在制備微孔膜過程中影響成膜、膜開孔效果的因素繁多，故本課題通過單因素控制法將主要的影響因素逐一篩選，最終得到最佳的工藝配方如下：WBPU/PVA共混比選為0.8/0.2，聚合物濃度選為14％，致孔劑選為8%的尿素，DMF凝固

5、浴濃度選為20%；預(yù)干燥時(shí)間（室溫下）選為2h，凝固浴浸泡時(shí)間選為8min，水洗溫度選為25-35℃，25℃下水洗時(shí)間控制在24-36h以內(nèi)，干燥方式為自然風(fēng)干（25℃最佳）；為了形成更合適的微孔膜尺寸和結(jié)構(gòu)的微孔，可加入丁酮與復(fù)合膠體中的DMF進(jìn)行復(fù)配，復(fù)配最佳比例為0.5/1。
　　(3)在WBPU/PVA混合比為0.8/0.2時(shí)，復(fù)合涂層膜改善了聚丙烯無紡布拒水的缺點(diǎn)，提高了涂層布的親水性能，WBPU與PVA氫鍵結(jié)合牢固，水

6、溶失率極低，涂層膜的穩(wěn)定性很好；在該比例下，涂層布的力學(xué)強(qiáng)度也明顯優(yōu)于其他配比下的涂層布和空白布。耐污染測試表明，經(jīng)涂層后的無紡布對絲膠蛋白的吸附量有所減少，明顯具有一定的耐污染性能。
　　SEM表明納米AgI絡(luò)合劑的加入，并沒有改變復(fù)合膠體涂層成膜和開孔的情況，反而賦予了涂層微孔膜良好的抗菌抗紫外性能。經(jīng)抗菌測試可知抑菌率高達(dá)97.8%。抗紫外測試發(fā)現(xiàn)，添加納米AgI絡(luò)合劑的混合膠體涂層布的紫外透過率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于未涂層和未添加納米A