納米纖維多孔膜的制備及其在空氣過濾中的應(yīng)用.pdf

1、隨著我國工業(yè)化的發(fā)展，空氣污染日益嚴(yán)重?？諝馕廴緦θ祟惣捌渖姝h(huán)境造成嚴(yán)重的危害。尺寸小于2.5μm的懸浮顆粒是對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源之一。因此為了給我國人民帶來良好的生存環(huán)境，制備出能有效的降低空氣中極小污染顆粒的過濾材料是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)微米級纖維無紡布具有較多的性能缺陷：空氣過濾效率較低，能耗高，不能夠過濾掉大部分的小顆粒。為了克服這一問題，本課題采用靜電紡絲法一步制備出具有多級結(jié)構(gòu)的

2、高空氣過濾性能的納米纖維膜材料，并對其結(jié)構(gòu)和性能進行表征。
　　采用靜電紡絲技術(shù)制備出了聚苯乙烯（PS）超細纖維、PS/多壁碳納米管（MWCNTs）復(fù)合納米纖維，并對其纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)、直徑大小及空氣過濾性能進行了表征。通過PS紡絲溶液濃度變化調(diào)控制備純PS纖維多孔膜，并通過在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^濾性能測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種多級結(jié)構(gòu)使復(fù)合膜的過濾效率相比光滑的純PS納米纖維膜大幅增加，過濾性能得到明顯改善。在85L/min氣流速度下，PS/MWCNTs復(fù)合膜過濾效率高達99.95％，空氣阻力為374.6Pa。選擇尺寸較粗的微米級PS纖維（~2μm）和相對較細的納米級PS/MWCNTs復(fù)合纖維（~800 nm）進行混紡，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)多級結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維膜，并對其纖維和蛛網(wǎng)形態(tài)結(jié)構(gòu)及空氣過濾性能進行了表征。通過探索添加劑的種類、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^濾性能測試結(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)越的過濾性能（過濾效率為99.5%，空氣阻力為66.9Pa），清潔方法簡單和更加輕薄的特性。將這種過濾材料運用在家用紗窗上，通過降低纖維膜厚度制備出了，高過濾效率（>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用在家用紗窗中來過濾空氣中極小的污染顆粒，并且