聚四氟乙烯微孔膜/双组分熔喷材料复合空气滤材的制备与过滤性能

以聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜作为过滤层,聚酯/聚丙烯(PET/PP)双组分熔喷材料作为支撑层,通过非织造热轧技术制备一种空气过滤器用PTFE微孔膜/(PET/PP)双组分熔喷材料复合滤材。讨论了复合滤材的制备工艺,并研究了过滤层(PTFE微孔膜)、支撑层(熔喷材料)和热轧工艺对复合滤材过滤性能的影响。结果表明:制备的复合滤材具有优良的过滤性能,随着双组分熔喷材料中聚丙烯(PP)纤维体积分数的增加,复合滤材的过滤阻力上升;复合滤材的过滤性能主要由PTFE微孔膜提供;热轧工艺对复合滤材的结构和过滤性能都有影响;当PET/PP双组分熔喷材料中PET纤维与PP纤维体积比为30/70、热辊温度为150℃、线速度为8 m/min、辊间压力为180N/cm2时,复合滤材的滤效达到99.95%,滤阻为350Pa。     

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.     

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。     

PVA-co-PE纳米纤维过滤膜的制备及性能表征

通过熔融挤出相分离法制备聚乙烯醇-乙烯共聚物(PVA-co-PE)纳米纤维,然后将纳米纤维涂覆到聚丙烯(PP)熔喷非织造布表面制备纳米纤维复合膜.表征了纳米纤维复合膜的表面形貌,分析了其孔径分布、接触角和力学性能随涂覆率的变化,并通过测量纳米纤维复合膜对CaCO3悬浮液的过滤效果,研究了其过滤性能和截留率.研究结果表明:表面涂覆PVA-co-PE纳米纤维后,PP熔喷非织造布的力学性能、亲水性能都有显著的提高;随着纳米纤维量的增加,膜的孔径分布更加均匀,平均孔径减小;涂覆150g纳米纤维悬浮液后,复合膜对CaCO3悬浮液的过滤效率最高可达到75.86%.     

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。     

电气石/PP杂化熔喷滤料的驻极性能

基于纳米电气石的自发极化效应,提出了将纳米电气石与聚丙烯(PP)杂化纺丝制备熔喷非织造滤料的构思,以实现过滤材料"高效低阻"的理想过滤性能.研究了纳米电气石的各项性能,通过湿法改性,增强其与聚丙烯的相容性;然后用熔融共混法,制得含有纳米电气石的聚丙烯母粒;最后在熔喷机上纺丝成网,获得含有纳米电气石的聚丙烯熔喷非织造滤料.结果表明,纳米电气石的加入,极大降低了聚丙烯熔喷非织造滤料的过滤阻力,驻极稳定性也得到了很大的改善,可进一步制得高效低阻的空气过滤材料.     

静电纺制备TiO_2-SiO_2复合纳米材料的最佳工艺条件

采用静电纺丝技术制备了TiO_2-SiO_2复合纳米纤维.以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、钛酸四丁酯和硅酸乙酯为主要原料,采用静电纺丝技术制备PVP/TBT/TEOS前驱复合纳米纤维,然后将前驱复合纳米纤维膜在马弗炉中煅烧至520℃得到TiO_2-SiO_2复合纳米膜.采用扫描电子显微镜和热重分析对材料形貌和结构进行了表征,得到直径范围分布窄、表面光滑、形貌良好的纳米纤维.结果表明:制备TiO_2-SiO_2复合纳米材料的最佳工艺条件为w(PVP)=8%,m(CH3COOH)=3.1g,w(TBT)=20%,w(TEOS)=16%;纺丝条件电压为11.00kV,接收距离为13~14cm,环境温度为27.4℃~30℃,环境湿度为39%~42%.     

羽毛纤维/聚丙烯熔喷滤芯的制备及其过滤吸附性能

提供一种利用废弃羽毛的方案,以解决现有废弃羽毛对环境污染的问题.先用Na2S2O5对羽毛纤维进行改性处理,以提高其重金属吸附能力,并用傅里叶红外光谱(FTIR)分析了改性前后羽毛纤维的结构变化.然后将羽毛纤维制成熔喷滤芯,并测试其对Pb2+的过滤吸附性能.结果发现,Na2S2O5可有效提高羽毛纤维对Pb2+的吸附能力,且改性羽毛纤维/聚丙烯熔喷滤芯相比于羽毛/聚丙烯熔喷滤芯和纯聚丙烯熔喷滤芯,在整个动态吸附过程中表现出了更好的过滤和吸附效果,并可通过调整熔喷工艺制备不同体积密度的羽毛纤维/聚丙烯熔喷滤芯.     

TiO_2/x-GO纳米复合纤维的制备及其光催化性能的研究

为了提高TiO_2半导体的光催化性能,以钛酸四丁酯为钛源,氧化石墨烯(GO)粉末为添加剂,制备了不同GO浓度的前驱体溶液,然后采用静电纺丝法制备了TiO_2/x-GO纳米复合纤维。利用XRD,SEM表征分析了纳米复合纤维的物相结构、成分、结晶性和微观形貌。将纳米复合纤维加入亚甲基蓝溶液中,以可见光照射条件下亚甲基蓝的光催化降解率来表征纳米复合纤维的光催化性能。结果表明:添加GO粉末可降低TiO_2的团聚,提高其在纤维中的分散性,增大TiO_2/x-GO纳米复合纤维的比表面积;GO与TiO_2形成的异质结有利于提高TiO_2纳米复合纤维的结晶性和光催化性能。TiO_2/2-GO的光催化效果达到最佳,降解60 min时可达到99%的降解率。此外,使用静电纺丝制备的TiO_2/x-GO纳米复合纤维可避免TiO_2在使用过程的损耗而造成的浪费,更好地满足工业废水处理的需求。     

TiO_2纳米管内限域纳米Ru及其光催化降解罗丹明B的性能研究

采用丙基三甲氧基硅烷(KH570)偶联剂对TiO_2纳米管外表面进行疏水改性,通过浸渍法再经氢气热还原法将Ru纳米颗粒原位选择性沉积在TiO_2纳米管内。采用TEM、HREM、EDS、HAADF-STEM和紫外可见吸收光谱仪分别对形貌和结构进行表征。结果表明,内嵌于TiO_2纳米管的Ru纳米颗粒粒径约为2~3 nm,TiO_2纳米管内负载w=2%Ru的光催化性能最好,其光降解罗丹明B的效率大约是单一TiO_2纳米管的1.8倍。     

不同活性基团纳米SiO_2环氧胶黏剂的力学性能

为探索活性基团对纳米SiO_2颗粒改性环氧胶黏剂力学性能的影响,制备性能优良的纳米颗粒环氧树脂结构胶黏剂,研究了环氧树脂分别掺入氨基修饰的纳米SiO_2颗粒(SiO_2—NH_2)、甲基丙烯修饰的纳米SiO_2颗粒(SiO_2—C_4H_8)和无活性基团纳米SiO_2颗粒(SiO_2—0)胶黏剂的胶体力学性能。通过超声波细胞粉碎仪对纳米颗粒进行分散,制备了分别掺入3种纳米SiO_2颗粒、掺量(质量分数,下同)为0%、0.01%、0.02%、0.05%、0.1%、0.2%、0.5%的十六类改性环氧胶黏剂,测试了胶黏剂的弯曲性能和拉伸性能,分析了试件的几种主要破坏形态,利用扫描电子显微镜(SEM)观察纳米颗粒在环氧树脂中的拉伸断面形貌及分散情况。研究结果表明:当纳米SiO_2颗粒掺量从0%增加到0.05%时,胶黏剂的轴拉性能逐渐提升,然后随纳米SiO_2颗粒掺量增加而下降;当SiO_2颗粒掺量为0.05%时,SiO_2—NH_2、SiO_2—C_4H_8和SiO_2—0的拉伸强度较纯环氧胶黏剂胶体分别提高了47.60%、47.63%和36.12%,弯曲强度在SiO_2—NH_2、SiO_2—C_4H_8和SiO_2—0掺量分别为0.05%、0.05%、0.1%时最大,较纯环氧胶黏剂胶体分别提高了48.52%、62.20%和34.92%;胶体拉伸断面SEM分析表明,掺量为0.05%的纳米SiO_2颗粒有效分散在环氧树脂中,纳米SiO_2颗粒的加入能改变断面的粗糙度,纳米颗粒附近的基体产生明显的塑性变形,拉伸试件的断裂形式由脆性断裂转变为韧性断裂,胶黏剂的强度与韧性得到提升;过多的纳米SiO_2颗粒加入会让其在树脂中出现团聚现象,致使胶体力学性能急剧下降。     

熔喷/纺粘复合非织造布过滤材料的研究

本文研究了熔喷/纺粘复合非织造布过滤材料的形态结构,物理机械性能和过滤性能。讨论了熔喷和纺粘工艺对聚丙烯纤维结构特性的影响。结果表明:熔喷纤维直径直方图呈对数正态分布,分子取向随纤维直径减小而增大。纺粘法纤维取向度比熔喷纤维高,纤维均匀。不同牵伸工艺对聚丙烯纤维的结晶变体有较大影响,复合材料具有独特的物理机械性能和过滤双重作用。     

抗菌型苯丙氨酸基聚酯脲静电纺复合纳米纤维敷料的制备及性能

采用静电纺丝技术分别制备聚己内酯(PCL)、苯丙氨酸基聚酯脲(PBP)/PCL和PBP/PCL/姜黄素(Cur)纳米纤维膜,通过对比分析PCL、PBP/PCL和PBP/PCL/Cur 3种静电纺纳米纤维膜,探究了PBP/PCL/Cur静电纺纳米纤维膜形貌、纤维直径、力学性能、姜黄素释放行为、抗菌性能、细胞毒性。研究表明：PBP/PCL/Cur静电纺纳米纤维膜呈多孔的三维结构,纤维直径为400 nm左右;能够在72 h内释放姜黄素,姜黄素的累计释放率达85.1%,具有很好的抗菌性能和细胞相容性。因此,PBP/PCL/Cur静电纺纳米纤维可用于感染性伤口的修复。     

TiO_2纳米片/石墨烯复合电极材料的制备及其超级电容器性能

以无定形TiO_2粉体为前驱体,利用水热反应制得TiO_2纳米片,后与氧化石墨复合并还原得到TiO_2纳米片/石墨烯(rGO)复合电极材料。利用X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其形貌和结构进行表征。结果表明,TiO_2纳米片是由粒子聚集而成,在复合材料中,TiO_2纳米片进入到了石墨烯片层之间,增加了复合材料的比表面积。循环伏安(CV)、恒电流放电(CP)和循环寿命测试表明,TiO_2/rGO纳米复合电极材料在三电极体系中,电流密度为1A·g~(-1)时,比电容高达240.9 F·g~(-1)。2 000次循环后仍保持初始电容68%,表现出优秀的超级电容器电极材料性能。     

PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术,以聚偏氟乙烯（PVDF）为原料,掺杂不同质量纳米二氧化硅（SiO2）,制备PVDF/SiO2复合纳米纤维膜,研究分析复合纳米纤维膜的形貌、化学结构、晶型转变、拉伸性能和压电性能。结果表明：PVDF质量分数为10 %时,纤维平均直径为(473.97 ± 71.10)nm,纤网成膜良好,微观形貌清晰,PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的直径范围为(514.96 ~ 834.16) nm,且纤维表面有颗粒状凸起;PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的拉伸强力随纳米SiO2质量分数增大呈先增大后减小趋势,当纳米SiO2质量分数为0.3 %时,强力为(7.94 ± 0.68) N;静电纺丝的电场作用使PVDF由α晶型转变为β晶型,具备压电性能,输出电压值随纳米SiO2质量分数增大先上升后下降,当纳米SiO2质量分数为0.3 %时输出电压值最大,可达(2.00± 0.11)V。     

静电纺PAN纳米纤维膜强力对含油污水过滤性能的影响

采用静电纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,通过扫描电子显微镜(SEM)观察纳米纤维膜形貌与纤维直径,并分析了纳米纤维膜厚度、加入不同质量分数NaCl、接收滚筒转速、热轧和平板硫化热黏合对纳米纤维膜强力、伸长率和含油污水过滤性能的影响.结果表明:随着纺丝厚度的增加,纳米纤维膜强度呈线性增加趋势,伸长率呈先增加后减小趋势;加入NaCl对纳米纤维膜强力的影响不显著;接收滚筒转速越高,沿纤维排列方向的纳米纤维膜强力呈增加趋势,垂直纤维排列方向的则呈减少趋势,两个方向的纳米纤维膜伸长率均呈下降趋势;热轧和平板硫化热黏合是提高纳米纤维膜强力最有效的方式,热轧与平板硫化热黏合方式制备的复合纤维膜的断裂强力为50~60N,断裂伸长率为50%~75%,强力约是纳米纤维膜的60倍,强度是纯纳米纤维膜的10~20倍.此外,平板硫化热黏合的复合纤维膜乳化油截留率高达98.56%,高于聚偏氯乙烯(PVDF)商品超滤膜(97.00%),且纯水通量为4 004L/(m~2·h),因此,平板硫化热黏合复合纤维膜在水处理方面具有巨大的应用潜力.     

双组分纺黏水刺非织造材料的过滤性能

通过水刺工艺对聚对苯二甲酸乙二醇酯-聚酰胺(PET-PA6)橘瓣型双组分纺黏非织造材料进行开纤处理,以获得超细纤维非织造材料,并对非织造材料的结构特性和气溶胶过滤性能进行研究.结果表明:水刺技术可以很好地将中空橘瓣型双组分纤维开裂成超细纤维,纤维在非织造材料表面相互缠结形成纤维束;试样对颗粒尺寸为0.37~2.74μm的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)气溶胶颗粒在气流速度为3.57m/min情况下具有较好的过滤性能,同时,试样的面密度和厚度对过滤效率、过滤阻力以及孔径分布有很大的影响.     

TiO_2形貌对染料敏化太阳能电池光电性能的影响

在阐述染料敏化TiO_2纳米晶太阳能电池的工作原理的基础上,对采用水热法制备出的TiO_2纳米颗粒、TiO_2微球以及TiO_2纳米杆,用扫描电子显微镜(SEM)对样品表面形貌进行表征,分析其优缺点。制备不同形貌的TiO_2光阳极,利用太阳能模拟器对的四种不同光阳极的染料敏化太阳能电池进行光电性能测试。结果表明:在同等光照条件下,采用复合三层结构的光阳极制成染料敏化纳米晶太阳能电池光电性能最优。     

NH_2-MIL-125(Ti)/TiO_2复合纳米纤维的合成及其脱硫性能

随着清洁燃料的需求量迅速增加,探索高效的催化剂成为研究的热点。采用静电纺丝技术结合溶剂热法制备了NH_2-MIL-125(Ti)/TiO_2复合纳米纤维。通过XRD、FT-IR、SEM等测试表征了复合纳米纤维的结构和形貌。NH_2-MIL-125(Ti)/TiO_2复合纳米纤维是由NH_2-MIL-125(Ti)和混相TiO_2(金红石相和锐钛矿相)构成,复合纳米纤维直径大约为220 nm。将该复合纳米纤维用于燃油脱硫性能研究,探索了不同催化剂、NH_2-MIL-125(Ti)的负载量、催化剂用量、反应温度等脱硫影响因素。结果发现,在萃取催化氧化脱硫体系中,在60℃下,使用31μL H_2O_2(氧硫比为6∶1)时,0.02 g 0.30NH_2-MIL-125(Ti)/1.25TiO_2复合纳米纤维作为催化剂,可以在40 min内将浓度为500 ppm的模拟油中的DBT完全除去。NH_2-MIL-125(Ti)/TiO_2纳米纤维至少能够重复使用3次,且脱硫效率没有明显的降低,为此类纳米材料的工业应用提供了实验依据。     

用于白细胞过滤的非织造布滤材研制

以聚丙烯熔喷非织造布、聚丙烯纺丝成网非织造布作为白细胞过滤器的滤材,根据不同纤维直径、不同产品密度和不同层数的组合变化,得到在本实验条件下具有良好白细胞过滤效果的最佳组合.并使白细胞去除率达到96.90%,红细胞回收率达90%以上.通过对组合滤材过滤性能的理论分析,提出进一步提高白细胞去除率的研究方向.