高过滤性纳米纤维素/聚丙烯腈复合空气滤膜制备研究

以聚丙烯腈(polyacrylonitrile,PAN)和纳米纤维素晶体(cellulose nanocrystal,CNC)为原料,采用静电纺丝法制备纳米纤维素/聚丙烯腈复合空气滤膜.利用扫描电子显微镜,接触角,热重分析仪等测试方法对所制备的样品进行表征.静电纺薄膜的纤维直径平均(119±12)nm,具有多孔结构. CNC的添加提高了薄膜的亲水性能.红外分析证明了体系中CNC的存在,热重分析证明了薄膜具有一定的热稳定性.过滤性能测试结果表明该空气滤膜具有高过滤效率和低压降.添加纳米纤维素能够有效地改善聚丙烯腈空气滤膜的疏水性能.此外,纳米纤维素具有高强度和弹性模量,能够有效地提高空气滤膜的强度,从而增加空气滤膜的使用寿命.     

静电纺聚醚酰胺纳米纤维膜的制备及其空气过滤性能

酸性腐蚀和极端高低温等恶劣的实际应用环境下，常规的静电纺纳米纤维空气过滤膜存在易变形和失效等风险.本研究以耐化学腐蚀、耐高低温的嵌段共聚物聚醚酰胺(polyether-block-amide, Pebax)为原料，通过添加曲拉通表面活性剂调控纺丝液性质，制备了新型Pebax纳米纤维空气过滤膜，并系统探究了该滤膜的特性和空气过滤性能.结果表明：该Pebax纳米纤维的平均直径为(129±31) nm,在5.3 cm/s的风速测试条件下，对0.3μm空气颗粒物(PM_0.3)的过滤效率高达98.37%,过滤阻力为100.67 Pa;该Pebax纳米纤维膜对细颗粒物的去除以物理过滤机制为主，即使经高低温老化处理后，过滤效率仅下降1.13个百分点；耐酸性腐蚀试验进一步验证了该Pebax纳米纤维膜具有良好的过滤稳定性.该静电纺Pebax纳米纤维膜可用于化工厂、燃煤电厂等产生的高温、酸性尾气中细颗粒物的过滤去除，具有良好的应用前景.     

MEM纳米复合非织造材料的过滤性能

为了研发高效低阻过滤材料,采用正交设计的试验方法,研究了纳米纤维直径、纳米纤维材料的厚度和不同熔喷材料对熔喷-静电纺-熔喷(MEM)纳米复合非织造材料过滤性能的影响.结果表明,纳米纤维材料的厚度和纳米纤维直径对材料的过滤性能影响最大,通过复合一层很薄的纳米纤维膜(0.029~0.116μm),熔喷材料的过滤效率从38.100%提高到99.429%以上,品质因数提高近2倍.该材料能够有效拦截空气中的PM2.5和病毒等微小有害粒子,可应用于高性能防护口罩.     

静电纺PLA/Ag-TiO_2纳米纤维膜的制备及性能

利用静电纺丝技术,将聚乳酸(PLA)和载银二氧化钛(Ag-TiO_2)进行混合纺丝,制备PLA/Ag-TiO_2复合纳米纤维膜。将制备的PLA/Ag-TiO_2复合纳米纤维膜应用于亚甲基蓝溶液的催化降解和空气过滤领域,研究其光催化、过滤和重复使用等性能。同时采用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱仪(EDX)对纳米纤维膜进行表征。研究结果表明:当PLA/Ag-TiO_2纺丝液中PLA的质量分数为10%(Ag-TiO_2占PLA的质量分数为2%)时,制备的复合纳米纤维膜的纤维形态较好,纤维直径更加均匀;使用50mg复合纳米纤维膜光催化降解质量浓度为5mg/L的50mL亚甲基蓝溶液,反应时间达到80min时,亚甲基蓝降解率达到53.50%,纳米纤维膜重复使用5次后,依然保持良好的光催化性能;同时复合纳米纤维膜具有优异的过滤性能,其空气过滤效率最高达到95.70%。     

空气净化用角蛋白非织造材料的制备及性能

为实现空气过滤材料既能过滤微细颗粒物又能去除有害气体的多功能化，采用非织造工艺和冷冻干燥技术相结合的方式，制备双组分热熔黏结(ES)纤维和角蛋白再生纳米纤维双峰纤维嵌合结构的多功能空气过滤非织造材料。以聚丙烯/聚乙烯(PP/PE)双组分纤维为原料，经过杂乱凝聚成网技术制备蓬松纤维网，再分别经针刺、热风加固技术加工获得非织造材料；采用浸渍和冷冻干燥技术使角蛋白纳米纤维均匀生长于非织造材料内部，制成具有双峰纤维嵌合结构的非织造过滤材料。结果表明，经角蛋白纳米纤维嵌合的非织造材料的过滤效率由27.9%增加至93.9%,甲醛去除效率达54.2%。     

SiN薄膜纳米孔芯片制造工艺实验研究

针对第3代基因测序的需求,提出一种大规模的氮化硅薄膜纳米孔芯片制造技术.通过测量不同膜厚氮化硅薄膜的应力,选择适用于纳米孔制造的最佳厚度为100 nm.采用低压化学气相沉积、反应离子刻蚀和释放工艺制备出高成品率的氮化硅纳米薄膜芯片.在此基础上,使用聚焦离子束和高能电子束实现氮化硅薄膜纳米孔的制造.研究聚焦离子束刻蚀时间、电流与纳米孔直径的关系.实验结果表明,采用聚焦离子束将氮化硅薄膜的厚度减薄至40 nm以下时,制作纳米孔的效果更好.采用聚焦离子束制造的氮化硅薄膜纳米孔最小直径为26 nm,而采用电子束制备的最小直径可达3.5 nm.该方法为基于固体纳米孔的DNA测序检测提供了有力的支撑.     

熔喷非织造材料在空气过滤领域的技术发展研究

由于熔喷非织造材料在空气过滤方面具有高效、低阻、抗菌、节能的优势,使熔喷非织造材料的空气过滤市场越来越大。随着现代工业技术和世界经济全球化的发展,科学技术在熔喷非织造空气过滤材料上得到广泛应用,发展生物可降解熔喷材料、熔喷纳米纤维、双组份熔喷、驻极处理等代表了熔喷非织造空气过滤材料的技术发展方向。     

纳米纤维基可水洗口罩的制备及性能

以不同质量分数的聚酰胺酸(PAA)溶液为前驱体，采用静电纺丝法制备不同结构的PAA纳米纤维膜，并对其微观形貌进行表征。结果表明，当PAA的质量分数为20%时，静电纺纳米纤维表面光滑且直径均匀。测试不同面密度下PAA纳米纤维膜的过滤性能及力学性能，结果显示，面密度为5 g/m²的PAA纳米纤维膜具有较为优异的过滤性能及力学性能。进一步探究热交联工艺对聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜成型的影响，并将逐级交联20 min处理后的PI纳米纤维膜与熔喷层、针织层复合，得到具有多层结构的纳米纤维防护口罩，结果表明，口罩的初始过滤效率高达98.1%,水洗30次后仍可保持81.8%的过滤效率。由此可见，PI纳米纤维膜具有优异的结构稳定性与过滤性能，对提升口罩的耐水洗性具有重要意义。     

大气中生物粒子等效率直径的研究

本文研究了大气中菌尘的相关关系,分析了纤维型滤料的菌尘效率曲线,提出了生物粒子“等效率直径”的概念。本文还依据空气过滤理论,进行了大量的理论计算,绘制了关于纤维型滤料的效率、阻力和各有关因素之间的关系的曲线。在此基础上,就如何选择专门用于滤除空气中生物粒子的滤材进行了定性的分析。     

关于纤维滤料的研究

本文是“纤维型滤料和空气过滤器”一文的前两部分的缩写。本文概述和研究了现代空气过滤理论,特别是纤维型滤料过滤理伦的主要成果。在此基础上,经过大量运算,编制了一些反映空气过滤理论的各有关因素关系的图表和曲线。为研究滤料性能,提供了定性分析的依据。本文对上述理论曲线进行了各方面的讨论,提出了评价滤料性能的一些指标和方法。正是在本文所研究内容的指导下,通过大量实验,近期内研制成功多种性能优良的空气过滤材料。     

玻璃纤维上镀敷纳米铁磁薄膜的工艺研究

介绍了一种在玻璃纤维上镀敷纳米铁磁薄膜的化学气相沉积方法.分析了基于五羰基铁受热分解,在玻璃纤维上制备纳米铁磁薄膜的原理;设计了一套化学气相沉积镀膜装置,并成功地在玻璃纤维上制备出纳米铁磁薄膜镀层.实验结果表明,这种方法能够批量制备形貌均匀、薄膜厚度可控的铁磁复合玻璃长纤维,为纳米铁磁纤维在电磁波吸收材料中的应用奠定了基础.     

静电纺丝法制备ZrOCl2/PVA复合纳米纤维

用静电纺丝法制备了ZrOCl2/PVA（氯氧化锆/聚乙烯醇）复合纳米纤维,并研究了静电纺丝的一些参数如：喷头直径、直流交压对复合纳米纤维的影响。实验发现：随着喷头孔径的增大,得到的复合纳米纤维的直径和直径分布范围分别变大;随着电压的增加,复合纳米纤维的珠串结构减少,甚至消失。另外,用水槽收集法收集的复合纳米纤维在液体上靠相互间的作用力形成了柔软的网状结构。     

光学透明、低热膨胀性的甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合薄膜

 通过化学预处理和机械处理的方法制备出甲壳素纳米纤维,再利用真空抽滤的方法制备出甲壳素纳米纤维膜,将所得的纳米纤维素浸渍到聚醚砜树脂中,制备了甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合薄膜。采用场发射扫描电镜（FE-SEM）对机械处理的甲壳素纳米纤维的形态特征进行表征。采用紫外光分光光度计、热机械分析仪（TMA）分别对甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合膜的透光性、热膨胀性做分析,用万能力学试验机测试甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合膜的拉伸性能。结果表明,机械处理后,甲壳素纤维达到纳米级别,随机械处理手段增加,甲壳素纳米纤维直径逐步变小。甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合薄膜保持了较高的透光率,对比树脂材料,热稳定性和力学强度明显增强,是一种具有高透光性、低热膨胀性的复合膜,在光学基底材料、显示器等方面具有较大的应用潜力。     

光学透明、低热膨胀性的甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合薄膜

通过化学预处理和机械处理的方法制备出甲壳素纳米纤维,再利用真空抽滤的方法制备出甲壳素纳米纤维膜,将所得的纳米纤维素浸渍到聚醚砜树脂中,制备了甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合薄膜。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)对机械处理的甲壳素纳米纤维的形态特征进行表征。采用紫外光分光光度计、热机械分析仪(TMA)分别对甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合膜的透光性、热膨胀性做分析,用万能力学试验机测试甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合膜的拉伸性能。结果表明,机械处理后,甲壳素纤维达到纳米级别,随机械处理手段增加,甲壳素纳米纤维直径逐步变小。甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合薄膜保持了较高的透光率,对比树脂材料,热稳定性和力学强度明显增强,是一种具有高透光性、低热膨胀性的复合膜,在光学基底材料、显示器等方面具有较大的应用潜力。     

静电纺纳米纤维的过滤机理及性能

静电纺丝是种相对简单的不同种聚合物来制造超细纤维的方法.纳米纤维将来最广泛的用途是过滤.研究静电纺纳米纤维的过滤机理,测试分析不同基布与纳米纤维层复合后的过滤效率、过滤阻力及孔径的变化.结果表明在基布上铺上纳米纤维层复合后,过滤效率明显增加,压力降也有一定增加;纳米纤维层的孔径比基布孔径约小两个数量级,并且纳米纤维层孔径分布均匀、离散度小.     

以CuCl纳米棒薄膜为前驱体制备CuS纳米/微米管和CuO纳米/微米晶薄膜

在本文中,以由氯化亚铜纳米棒组成的薄膜为前驱体,分别通过气-固相的硫化和氧化反应获得了由直径150到200纳米,长度达数微米的硫化铜管组成的薄膜和粒径为150到200纳米的氧化铜纳米/微米晶所组成的薄膜。利用XRD,SEM,TEM测试方法对薄膜的晶化度,纯度,形貌及结构特点进行了分析。制备的薄膜具有大尺寸,高比表面积,构筑单元为单晶的特点。研究表明,硫化铜纳米/微米管是通过克肯达尔效应形成的,而氧化铜纳米/微米晶是氯化亚铜与空气反应通过类似于化学气相沉积过程形成的。     

一种新型深层纤维过滤器的初探

新型深层纤维过滤器，实验中选用直径５０－１００μｍ的柔性和为过滤介质，并利用上孔板在过滤时压紧纤维，反冲时振荡纤维，从而实现了高效过滤，并较好地解决了纤维状介质不易翻松清洗的问题。     

纳米碳纤维微观结构的高分辨电镜研究

从纳米碳纤维中切取横切面薄膜，用高分辨电镜研究纤维的微观结构，结果说明：材料的试样中纤维是实心的，而不是管状的；判断纳米碳纤维是管状的还是实习棒状，应该在高分辨电镜下从横切面研究纳米碳纤维的微观结构；同一试样中纳米碳纤维的直径可能不同。     

静电纺纳米纤维非织造布的热湿传递性能

从静电纺纳米纤维非织造布的空气体积分数出发,研究其热传递性能和湿传递性能,发现静电纺纳米纤维具有优良的保暖性和不良的透湿性.并通过实验得到一定体积分数的纳米纤维非织造布的导热系数,定量描述了纳米纤维非织造布的导热性能.分析了影响透湿性的因素,展望了它在防护性服装应用上的潜力.     

纳米孔隙聚合物薄膜等效折射率模型和FDTD模拟

综合运用了两相介质等效折射率的Lichtennecher方法和模系统模拟方法对聚苯乙烯PS(polystyrene)、聚甲基丙烯酸甲脂PMMA(polymethyl-methacylate)和纳米孔隙三相介质构成的聚合物薄膜的等效折射率和孔隙率关系进行了研究,建立了一种纳米孔隙聚合物薄膜的等效折射率模型,并用时域有限差分算法(FDTD)模拟光在这种纳米孔隙聚合物薄膜中的传输过程,计算出了不同孔隙率的薄膜所对应的等效折射率.FDTD算法模拟的结果及数学模型曲线均与实验结果吻合很好.