納米纖維多孔膜的制備及其在空氣過(guò)濾中的應(yīng)用.pdf

1、隨著我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展，空氣污染日益嚴(yán)重?？諝馕廴緦?duì)人類及其生存環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。尺寸小于2.5μm的懸浮顆粒是對(duì)人體呼吸道及肺外器官造成危害的主要誘因，并且是空氣污染的最主要來(lái)源之一。因此為了給我國(guó)人民帶來(lái)良好的生存環(huán)境，制備出能有效的降低空氣中極小污染顆粒的過(guò)濾材料是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)微米級(jí)纖維無(wú)紡布具有較多的性能缺陷：空氣過(guò)濾效率較低，能耗高，不能夠過(guò)濾掉大部分的小顆粒。為了克服這一問(wèn)題，本課題采用靜電紡絲法一步制備出具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的

2、高空氣過(guò)濾性能的納米纖維膜材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。
　　采用靜電紡絲技術(shù)制備出了聚苯乙烯（PS）超細(xì)纖維、PS/多壁碳納米管（MWCNTs）復(fù)合納米纖維，并對(duì)其纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)、直徑大小及空氣過(guò)濾性能進(jìn)行了表征。通過(guò)PS紡絲溶液濃度變化調(diào)控制備純PS纖維多孔膜，并通過(guò)在PS紡絲液中添加不同含量MWCNTs調(diào)控纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)。SEM結(jié)果表明PS/MWCNTs復(fù)合纖維表面形成“褶皺”型和“山峰”型納米級(jí)突起，增加了復(fù)合纖維表面的粗糙

3、度，且纖維直徑明顯降低?？諝膺^(guò)濾性能測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種多級(jí)結(jié)構(gòu)使復(fù)合膜的過(guò)濾效率相比光滑的純PS納米纖維膜大幅增加，過(guò)濾性能得到明顯改善。在85L/min氣流速度下，PS/MWCNTs復(fù)合膜過(guò)濾效率高達(dá)99.95％，空氣阻力為374.6Pa。選擇尺寸較粗的微米級(jí)PS纖維（~2μm）和相對(duì)較細(xì)的納米級(jí)PS/MWCNTs復(fù)合纖維（~800 nm）進(jìn)行混紡，調(diào)復(fù)合膜堆積密度可使得混紡膜空氣阻力降為235.4Pa，而仍能保持高的過(guò)濾效率（99.6

4、8%）。
　　采用靜電紡絲技術(shù)制備出了聚偏氟乙烯（PVDF）納米纖維/納米蛛網(wǎng)多級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維膜，并對(duì)其纖維和蛛網(wǎng)形態(tài)結(jié)構(gòu)及空氣過(guò)濾性能進(jìn)行了表征。通過(guò)探索添加劑的種類、電紡中環(huán)境濕度和接收基底種類與納米蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)之間的關(guān)系，尋找最優(yōu)的改性工藝。SEM的結(jié)果表明PVDF紡絲溶液中添加1wt%的十二烷基苯磺酸鈉（SDBS），施加30KV的電壓和25%的環(huán)境相對(duì)濕度，并以鐵紗網(wǎng)作為接收基底的條件下能夠制備出高覆蓋率（97%），形態(tài)

5、結(jié)構(gòu)最好（纖絲直徑為20nm，孔直徑為246nm）的納米蛛網(wǎng)?？諝膺^(guò)濾性能測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)PVDF/SDBS納米纖維/納米蛛網(wǎng)復(fù)合膜在低流速條件下具有優(yōu)越的過(guò)濾性能（過(guò)濾效率為99.5%，空氣阻力為66.9Pa），清潔方法簡(jiǎn)單和更加輕薄的特性。將這種過(guò)濾材料運(yùn)用在家用紗窗上，通過(guò)降低纖維膜厚度制備出了，高過(guò)濾效率（>95%）具有一定透光性（透光率>40%）的納米纖維膜。表明了這種納米纖維膜可以運(yùn)用在家用紗窗中來(lái)過(guò)濾空氣中極小的污染顆粒，并且