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空气过滤用静电纺纳米纤维膜的制备及性能研究

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过程工程学报 2023年

作者：程思敏钱付平朱晨陈路敏董伟仲怀玉安徽工业大学能源与环境学院安徽工业大学建筑工程学院

为了开发高效低阻的空气过滤用纤维膜，采用静电纺丝的方法制备了聚丙烯腈(PAN)静电纺纳米纤维膜。准备过程中，通过改变PAN浓度及静电纺丝时长，得到了不同形貌及过滤性能的静电纺纳米纤维膜。结合场发射扫描电子显微镜等表征方式和过... 详细信息

为了开发高效低阻的空气过滤用纤维膜，采用静电纺丝的方法制备了聚丙烯腈(PAN)静电纺纳米纤维膜。准备过程中，通过改变PAN浓度及静电纺丝时长，得到了不同形貌及过滤性能的静电纺纳米纤维膜。结合场发射扫描电子显微镜等表征方式和过滤性能测试台对静电纺纳米纤维膜形貌及过滤性能进行测试与分析，获得性能最优的PAN静电纺纳米纤维膜的制备参数为：PAN浓度为9%，静电纺丝时长为5.0 h，此条件下制备的静电纺纳米纤维膜厚度为0.0240 mm，平均纤维直径为396 nm,PM2.5过滤效率为99.99%，过滤压降为67 Pa，品质因子最高，为0.137 Pa-1。

关键词：静电纺丝纳米纤维膜空气过滤 PM2.5

空气过滤用高容尘膨体聚四氟乙烯复合材料的制备及其性能

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纺织学报 2021年第5期42卷 31-37页

作者：刘朝军刘俊杰丁伊可马少锋张秀琴张建青天津大学天津市室内空气环境质量监控重点实验室天津300072 浙江金海环境技术股份有限公司浙江绍兴311817

为提高膨体聚四氟乙烯(ePTFE)膜的容尘性能,拓展ePTFE膜复合材料在净化领域的应用,通过将不同厚度、不同纤维直径以及驻极处理后的聚丙烯熔喷过滤材料作为容尘层与ePTFE膜复合制备ePTFE复合材料,并对复合材料的容尘性能以及微观结构进... 详细信息

为提高膨体聚四氟乙烯(ePTFE)膜的容尘性能,拓展ePTFE膜复合材料在净化领域的应用,通过将不同厚度、不同纤维直径以及驻极处理后的聚丙烯熔喷过滤材料作为容尘层与ePTFE膜复合制备ePTFE复合材料,并对复合材料的容尘性能以及微观结构进行分析。结果表明:复合材料的容尘量随容尘层厚度增加呈线性增加趋势,容尘层厚度为0.45 mm时,复合材料的容尘量达到6.37 g/m^(2),较ePTFE膜提高了266%;复合材料的容尘量随容尘层纤维直径的减小呈增加趋势,容尘层纤维直径为1.462μm时,复合材料的容尘量达7.96 g/m^(2),较ePTFE膜提高了357%;驻极处理后,容尘层纤维直径为3.611μm时,复合材料的容尘量较驻极处理前提高了136%。

关键词：膨体聚四氟乙烯玻璃纤维滤纸聚丙烯熔喷过滤材料容尘量空气过滤

电活性聚乳酸纳纤膜的形态调控及高效捕集PM_(0.3)性能

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高等学校化学学报 2024年第1期45卷 154-163页

作者：黄荣廷朱桂英李欣雨唐道远张勇王斌朱金佗何新建徐欢中国矿业大学安全工程学院徐州221116 中国矿业大学材料与物理学院徐州221116 安徽森泰木塑集团股份有限公司广德242299

通过静电喷雾沸石咪唑框架-8(ZIF-8)分散液对同步电纺聚乳酸(PLA)纳米纤维进行表面功能化,以增强PLA/ZIF-8纳米纤维膜(简称纳纤膜)表面的电荷俘获及储存能力,从而提高静电吸附效果和过滤性能.通过在分散液中添加不同量的ZIF-8来调控锚... 详细信息

通过静电喷雾沸石咪唑框架-8(ZIF-8)分散液对同步电纺聚乳酸(PLA)纳米纤维进行表面功能化,以增强PLA/ZIF-8纳米纤维膜(简称纳纤膜)表面的电荷俘获及储存能力,从而提高静电吸附效果和过滤性能.通过在分散液中添加不同量的ZIF-8来调控锚定于纤维表面的ZIF-8负载量,探究ZIF-8含量与纤维膜形态和性能演变之间关系.采用扫描电子显微镜(SEM)对纤维膜的微观形态进行表征,并结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射谱(XRD)分析了纤维膜的化学性质、界面相互作用和晶体结构的演变机理.采用静电测试仪、电介质测试仪和静电计分别评价表面电势、相对介电常数和输出电压,表征纤维膜的电活性和摩擦电输出性能.通过万能试验机测试聚乳酸纳米纤维膜的力学性能,并使用自主搭建的空气过滤测试平台探究纤维膜高效过滤机理.结果表明,PLA/ZIF-8纳纤膜具有高电活性、高过滤效率、低空气阻力和优异的力学性能:其表面电势和最大开路输出电压分别可达5.9 kV和30.9 V,与纯PLA对比样相比分别提升5.6倍和5.3倍,同时拉伸强度和拉伸韧性增幅分别高达78%和111%.更重要的是,PLA/ZIF-8纳纤膜的PM0.3过滤性能得到大幅提升(增幅可达12.6%),且空气阻力有所降低(40 Pa,65 L/min).所制备的环境友好型PLA/ZIF-8纳纤膜在滤除超细颗粒物和阻断病毒气溶胶传播等领域具有广阔应用前景.

关键词：聚乳酸纳纤膜金属-有机骨架功能化电活性空气过滤

PP/PMIA@PVDF-HFP纳米纤维复合滤材的制备及性能

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高等学校化学学报 2023年第12期44卷 165-173页

作者：马文龙郭状张威陈明星河北科技大学纺织服装学院河北省纺织服装技术创新中心石家庄050018

随着空气污染的日益严重,高效低阻空气过滤材料的开发成为研究热点.为了提高聚丙烯(PP)熔喷过滤材料的过滤性能,本文以PP熔喷过滤材料为基材,聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为皮层,聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为芯层,采用同轴静电纺丝... 详细信息

随着空气污染的日益严重,高效低阻空气过滤材料的开发成为研究热点.为了提高聚丙烯(PP)熔喷过滤材料的过滤性能,本文以PP熔喷过滤材料为基材,聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为皮层,聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为芯层,采用同轴静电纺丝技术制备了具有高效低阻特性的PP/PMIA@PVDF-HFP纳米纤维复合滤材,研究了纺丝工艺和热处理等对滤材形貌、孔径、透气性和过滤性能的影响.在高温作用下,耐高温性能优异的芯层组分PMIA可以保持原有形态,而低熔点的皮层组分PVDF-HFP将会熔融,进而将纳米纤维粘结在一起.因此,通过热处理的方式可以实现纳米纤维膜孔结构的调控,并提高复合纤维滤材对空气中微小颗粒物的拦截能力.结果表明,当静电纺丝时间为60min时,热处理后PP/PMIA@PVDF-HFP纳米纤维复合滤材孔隙率稳定在约75%,平均孔径为2.58μm,透气率为132.74mm/s;对粒径过滤效率可达97.67%,过滤阻力仅为45.1Pa,综合性能较优,且在不同风速、不同颗粒物浓度和长时间使用等条件下仍能保持优异的过滤性能.

关键词：熔喷聚丙烯纳米纤维聚间苯二甲酰间苯二胺复合滤材空气过滤

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空气过滤用聚氨酯纳米纤维膜的制备及其性能

现代纺织技术 2023年

作者：李金超梅硕杜雨佳马骉李虹中原工学院纺织学院河南工程学院纺织工程学院

为拓展静电纺纳米纤维在空气过滤领域中的应用，以聚氨酯（PU）为原料，通过加入不同种类的盐，采用静电纺丝法制备树枝状PU纳米纤维膜。利用扫描电镜（SEM）、接触角测试仪、红外光谱仪、自动滤料测试仪测试纳米纤维膜的微观结构、亲... 详细信息

为拓展静电纺纳米纤维在空气过滤领域中的应用，以聚氨酯（PU）为原料，通过加入不同种类的盐，采用静电纺丝法制备树枝状PU纳米纤维膜。利用扫描电镜（SEM）、接触角测试仪、红外光谱仪、自动滤料测试仪测试纳米纤维膜的微观结构、亲疏水性、化学结构和过滤性能。结果表明：PU质量分数14%条件下，添加有机盐TBAC，纺丝电压35 kV时，制备的纳米纤维膜的树枝状分叉结构明显；TBAC的加入使纤维膜的接触角由99.1°减小到82.8°；分叉结构使纳米纤维膜的过滤性能显著提高，与纯PU纳米纤维膜相比，过滤效率从50.8%提高到93.6%，品质因子从0.009提高到0.073，可满足高效低阻空气过滤材料的需求。

关键词：聚氨酯静电纺丝纳米纤维膜空气过滤过滤性能

界面立构复合化电活性聚乳酸纳纤膜的制备及高效过滤性能

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高等学校化学学报 2023年第12期44卷 174-182页

作者：李小川唐梦珂朱金佗何新建徐欢中国矿业大学化工学院徐州221116 中国矿业大学材料与物理学院徐州221116 中国矿业大学安全工程学院徐州221116 中国安全生产科学研究院北京100012

聚乳酸纤维膜在可降解空气过滤材料领域具有巨大潜力,但低比例的电活性相导致纤维膜的介电性能较弱,难以满足高性能空气颗粒物(PMs)过滤材料的需要.本文利用聚L-乳酸(PLLA)和聚D-乳酸(PDLA)组成的立构复合物(SC)提供高比例电活性相,采... 详细信息

聚乳酸纤维膜在可降解空气过滤材料领域具有巨大潜力,但低比例的电活性相导致纤维膜的介电性能较弱,难以满足高性能空气颗粒物(PMs)过滤材料的需要.本文利用聚L-乳酸(PLLA)和聚D-乳酸(PDLA)组成的立构复合物(SC)提供高比例电活性相,采用同轴静电纺丝策略构筑界面立构复合化的电活性聚乳酸纳纤膜.通过改变纺丝时的注射速度,调控纤维形貌以及羰基(C=O)偶极子、β晶相和界面立构复合晶(SCs)的形成,得到的核壳(CS)结构纳纤膜具有改善的表面电势(9.3kV)和介电常数(1.60F/m).界面立构复合化的纤维膜力学性能提升显著,核部PLLA和壳部PDLA的注射速度分别为1.0和0.5 mL/h时获得的CS1.5纳纤膜的拉伸强度和杨氏模量分别达到17.2和351.1MPa,明显优于纯聚乳酸纤维膜.更重要的是,提升的电活性显著增强了聚乳酸纳纤膜对PM_(0.3)和PM_(2.5)的过滤效率,界面立构复合化在应对高流速下捕尘时具有独特优势,CS1.5纳纤膜的过滤效率由10 L/min时的82.5%提升至85 L/min时的97.9%.本文提出了采用界面立构复合化激发聚乳酸电活性的策略,为解决聚乳酸纤维膜过滤材料的应用瓶颈提供了有益的参考.

关键词：聚乳酸立构复合化同轴静电纺丝电活性空气过滤

空气过滤用聚芳硫醚砜/纳米二氧化硅复合静纺纳米纤维膜的制备及应用

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高分子材料科学与工程 2020年第10期36卷 141-148页

作者：赵伟王劭妤卫志美曾威王孝军天津科技大学化工与材料学院天津300457 四川大学分析测试中心四川成都610064

在纺丝液中添加疏水性气相纳米二氧化硅(SiO2),通过静电纺丝制备了具有自清洁性能的二氧化硅/聚芳硫醚砜(SiO2/PASS)复合纳米纤维膜。使用场发射扫描电镜(FESEM)观察了SiO2不同含量的SiO2/PASS复合纤维膜的形貌,并对纤维膜进行了元素(E... 详细信息

在纺丝液中添加疏水性气相纳米二氧化硅(SiO2),通过静电纺丝制备了具有自清洁性能的二氧化硅/聚芳硫醚砜(SiO2/PASS)复合纳米纤维膜。使用场发射扫描电镜(FESEM)观察了SiO2不同含量的SiO2/PASS复合纤维膜的形貌,并对纤维膜进行了元素(EDS)和红外光谱(FT-IR)分析,FESEM、EDS和FT-IR的结果表明,纳米SiO2加入到纤维膜可形成多级微纳结构。对纤维膜的平均孔径分析,表明纳米SiO2的加入会增大纤维膜的孔径;对纤维膜的空气过滤性能的探究发现,在一定条件下适当增加纤维膜的面密度可以提高纤维膜的综合过滤性能,面密度为3.46 g/m^2的4-SiO2/PASS复合纤维膜的综合过滤效率最佳,品质因数可达0.03549 Pa^(-1)。SiO2/PASS复合纳米纤维膜的高效过滤和超疏水特性可以使其在空气过滤领域有广泛的应用。

关键词：纳米二氧化硅自清洁聚芳硫醚砜纳米纤维空气过滤

磁控溅射银/锌改性聚苯乙烯/聚偏氟乙烯复合纤维膜的制备及其性能

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纺织学报 2023年第3期44卷 19-27页

作者：陈萌何瑞东程怡昕李纪伟宁新王娜青岛大学纺织服装学院山东青岛266071 青岛大学、非织造材料与产业用纺织品创新研究院山东青岛266071

为制备得到兼具抗菌和紫外线防护性能的空气过滤材料,以聚苯乙烯(PS)和聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,采用静电纺丝技术制备PS/PVDF纳米纤维膜,并在其正反两面分别磁控溅射银(Ag)和锌(Zn)纳米涂层得到PS/PVDF/Ag/Zn复合纤维膜,并对其微观形貌... 详细信息

为制备得到兼具抗菌和紫外线防护性能的空气过滤材料,以聚苯乙烯(PS)和聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,采用静电纺丝技术制备PS/PVDF纳米纤维膜,并在其正反两面分别磁控溅射银(Ag)和锌(Zn)纳米涂层得到PS/PVDF/Ag/Zn复合纤维膜,并对其微观形貌、元素组成、孔径分布、透气性、过滤性能、紫外线防护性能以及抗菌性能进行研究。结果表明:当溅射功率为60 W,溅射总时间为8 min时,所制得的复合纤维膜对300 nm NaCl气溶胶颗粒的过滤效率达到99.7%,压降为103 Pa,品质因子为0.056 Pa^(-1);此外,该复合纤维膜的紫外线防护系数可达到702.5,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌带宽度分别为3.5和6.2 mm,表现出优异的紫外线防护性能和良好的抗菌性能。

关键词：聚苯乙烯聚偏氟乙烯静电纺丝磁控溅射空气过滤紫外线防护性能抗菌性能

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空气过滤用聚氨酯纳米纤维膜的制备及其性能

现代纺织技术 2024年第5期32卷 18-22页

作者：李金超梅硕杜雨佳马骉李虹河南工程学院纺织工程学院郑州451191 中原工学院纺织学院郑州450007

为拓展静电纺纳米纤维在空气过滤领域中的应用,以聚氨酯(PU)为原料,加入不同种类的盐,采用静电纺丝法制备树枝状PU纳米纤维膜。利用扫描电镜(SEM)、接触角测试仪、红外光谱仪、自动滤料测试仪测试纳米纤维膜的微观结构、亲疏水性、化学... 详细信息

为拓展静电纺纳米纤维在空气过滤领域中的应用,以聚氨酯(PU)为原料,加入不同种类的盐,采用静电纺丝法制备树枝状PU纳米纤维膜。利用扫描电镜(SEM)、接触角测试仪、红外光谱仪、自动滤料测试仪测试纳米纤维膜的微观结构、亲疏水性、化学结构和过滤性能。结果表明:在PU质量分数14%条件下,添加有机盐TBAC,纺丝电压35 kV时,制备的纳米纤维膜的树枝状分叉结构明显;TBAC的加入使纤维膜的接触角由99.1°减小到82.8°;分叉结构使纳米纤维膜的过滤性能显著提高,与纯PU纳米纤维膜相比,过滤效率从50.8%提高到93.6%,品质因子从0.009提高到0.073,可满足高效低阻空气过滤材料的需求。

关键词：聚氨酯静电纺丝纳米纤维膜空气过滤过滤性能