纳米纤维复合膜的制备及其对空气中颗粒物的过滤性能研究

作     者：顾广东 

作者单位：北京服装学院 

学位级别：硕士

导师姓名：李秀艳;李从举

授予年度：2014年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 07[理学] 08[工学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0706[理学-大气科学] 

主      题：静电纺丝 纳米纤维复合膜 空气过滤 聚对苯二甲酸乙二醇酯 聚酰胺6 

摘      要：近年来,随着科学技术的不断进步,工业增长速度过快导致环境污染加重使得空气质量问题日益突出。目前全国多个地区出现了雾霾天气,城市中大量的汽车尾气排放和化石燃料的不完全燃烧加重了对空气的污染程度,因此,如何对空气中有害物质进行检测与过滤成为人们关注和研究的焦点。由于静电纺丝纳米纤维直径较小,可以形成孔径小且内部连通性高的网状纤维结构,有利于降低纤维膜的过滤阻力,显著提高纤维膜的过滤效果。因此,静电纺纳米纤维毡在过滤材料领域具有广阔的应用前景。本论文采用溶液静电纺丝技术,分别以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酰胺6(PA6)为原料,通过控制在非织造布过滤材料表面电纺纳米纤维的时间,制备了六种不同厚度的纳米纤维复合过滤材料;此外,还分别以PET和PA6为原料配制纺丝溶液,将制得的两种纺丝溶液经过不同的喷丝头进行静电纺丝制备了六种不同厚度的PA6/PET混合纤维膜,通过扫描电子显微镜(SEM)、力学性能测试、透气性能测试对电纺纤维膜的微观形貌、力学性能及透气性能进行了分析研究,并创新性地把纤维膜与空调扇结合,组成简易的空气净化器,通过对其净化性能进行测试,从而对纤维膜的过滤效果进行评价。研究表明:1.电纺PET纤维的直径主要集中在600-1000nm,其平均直径为921nm,而电纺PA6纤维的直径主要分布在100-140nm之间,其平均直径约为128nm。2.对PET复合纤维膜、PA6复合纤维膜、PA6/PET混纺复合纤维膜来说,随着纺丝时间的增加,纤维膜的厚度、力学性能不断增加,透气性不断降低,而纤维膜对颗粒物的过滤性能呈先增加后降低的趋势。说明在一定范围内增加电纺时间,提高纤维含量可以提高纤维膜的过滤效果,但如果电纺时间过长,纤维膜的过滤效果就会有所减弱。3.通过对相同条件下的PET复合纤维膜、PA6复合纤维膜、PA6/PET混纺复合纤维膜的过滤性能对比,发现不同纺丝时间下的PET纤维膜的过滤效果都较差,而PA6纤维膜在纺丝时间小于30min下的过滤效果最好。利用PA6/PET纤维混纺所制得的纤维膜在较低纺丝时间时的过滤效果仅次于PA6纤维膜,而在电纺时间大于30min时,相同纺丝时间下混纺纤维膜的过滤效果都好于其它两种纤维膜。说明利用纤维直径不同的PET与PA6纤维进行混纺可以有效提高纤维膜对颗粒物的过滤效果。