仿生水平分支结构聚乙二醇/聚丙烯超细纤维制备及其液体水平扩散性能

为增强熔喷超细纤维材料的液体水平扩散性能,以聚乙二醇（PEG）和聚丙烯（PP）为原料,从仿生角度制备了具有水平分支结构的PEG/PP熔喷超细纤维材料,并对样品中纤维的直径分布、排列形态、上下表面润湿时间,以及水痕扩散面积进行测试。结果表明：不同细度的纤维在水平方向上随机分布,并呈现多根纳米纤维搭接于单根超细纤维的状态,形成仿生分支状网络结构;其中,直径2 000 nm以上的纤维形成一级子分支,800~2 000 nm超细纤维构成二级子分支,800 nm以下的纳米纤维组成三级子分支;三级子分支网络密度可以通过增大PEG比例（0%~20%）和熔体纺丝温度（230~250℃）从1.86到4.20调控;上下表面润湿时间和水痕面积受三级子分支网络密度的影响较大,上表面浸润时间随三级子分支网络密度的增加可从3.234 s降低到2.215 s。     

聚丙烯/聚酯双组分微纳米纤维熔喷非织造材料制备及其性能

针对聚丙烯(PP)超细纤维材料韧性不足的问题,以聚酯(PET)和PP为原料,采用共混熔喷法制备了PP/PET双组分微纳米纤维熔喷非织造材料,研究了PP/PET双组分聚合物熔体的流动指数和热性能,并对制备样品的形貌特征和柔韧性进行分析。结果表明:样品形貌为典型的熔喷非织造材料结构特征,细纤维与粗纤维在水平方向上交错排列形成叠合形态;且随PET质量分数从8% 增大到15%,纤维的平均直径从5.52 μm逐渐降低到3.61 μm;在双组分纤维内,PET与PP之间有清晰相界面,且PET以直径为10~100 nm的微纤形式存在;样品的韧性得分随着PET质量分数的提高从29.91增到35.20。     

基于超临界二氧化碳的高效低阻聚丙烯熔喷纤维制备及其性能

为降低聚丙烯(PP)熔喷纤维的直径,解决其在空气过滤过程中过滤效率和过滤阻力之间的矛盾,借助静电场和超临界二氧化碳协同静电场制备PP熔喷纤维,并对PP纤维的形貌、过滤性能、力学性能进行表征与分析。结果表明：在制备过程中添加静电场后,PP纤维的平均直径从3.22μm降低至2.44μm,在此基础上经超临界二氧化碳处理后PP纤维的平均直径进一步降低至1.73μm,最小纤维直径达780 nm;随着纤维直径的降低,PP纤维直径分布变窄,纤维间黏结点减少,孔隙率和比表面积增加,微纳米纤维的过滤效率和过滤阻力均得到明显改善,其对0.3μm的颗粒物过滤效率高达99.25%,32 L/min气流量下过滤阻力仅为23 Pa。     

静电纺聚丙烯腈纳米纤维复合滤材的制备及其气液过滤性能

为探究纳米纤维物性参数对复合滤材气液过滤性能的影响,利用静电纺丝方法在普通玻璃纤维滤材上制备了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维层,以3层堆叠方式得到不同纳米纤维层面密度和纤维直径的复合滤材。在相同实验操作条件下,以癸二酸二辛酯(DEHS)为实验介质,通过滤材气液过滤性能实验装置分析了不同复合滤材的过滤效率、压降和品质因子。结果表明：复合滤材的稳态过滤效率和压降均随着纳米纤维层面密度的增大而增加,但稳态品质因子呈现先增加后降低的趋势,且在面密度为0.4 g/m2时达到最大值;在面密度相等的条件下,纳米纤维直径由706.5 nm降低到520.1 nm,滤材的稳态过滤效率和品质因子均随着纳米纤维直径降低而逐渐增加,表明在复合滤材中宜选用纤维直径较小的纳米纤维层。     

丙烯基纳微米弹性过滤材料的熔喷成型及其过滤性能

为增强聚丙烯(PP)熔喷非织造材料的弹性以解决其用于过滤材料脆性大、抗拉性差的不足,以共混熔喷法制备了以丙烯基弹性体(PBE)为增强基的PBE/PP基纳微米纤维材料,测试了PBE/PP共混体系的热性能和熔体流变特性,分析了PBE质量分数和熔喷工艺对样品弹性和过滤性能的影响。结果表明,随着PBE用量增加到85%,该共混体系的熔融峰值从173.6 ℃降低到165.1 ℃,结晶度从39.0% 逐渐降低到9.8%;纤维直径在0.4~16 μm 之间呈现二值化分布特性,并且细纤维穿插与粗纤维间以组成立体迂曲的“嵌入”形态;随着PBE的质量分数增大到85%,纤维直径小于2 μm的纤维数量占比增大到68.3%,纵、横向弹性回复率分别增大到81.8%和79.1%,进而样品的过滤效率增大约1.8 倍,静水压增大到 4 699.6 Pa。     

多孔聚苯乙烯纤维滤膜的形貌结构与过滤性能

采用静电纺丝技术，以四氢呋喃/N,N-二甲基甲酰胺(THF/DMF)为混合溶剂制备多孔聚苯乙烯(PS)微纳米纤维滤膜。系统探讨了PS质量分数、混合溶剂配比及纤维膜厚度对PS微纳米纤维形貌及滤膜过滤效率和过滤阻力的影响。结果表明：随着混合溶剂中THF质量分数的增加，纤维的平均直径逐渐增大，分布在0.8～7.8μm,纤维表面呈现出密集的多孔结构，纤维膜的过滤阻力显著减低。在PS质量分数为15%,THF/DMF溶剂质量配比为90/10,纤维膜厚度为(273±4)μm的条件下，纤维膜对NaCl气溶胶和DOP气溶胶的过滤效率分别为99.08%和96.97%,过滤阻力分别为105.8和116.3 Pa,品质因子分别为0.044 3和0.030 1 Pa^-1,可应用于空气过滤材料领域。     

拒油拒水型纳米纤维瓦楞纸的制备及性能

静电纺纳米纤维具有比表面积大、纤维直径小、孔隙率高等优点,被广泛应用于空气过滤、能源光电、防水透湿等领域。利用静电纺丝技术制备氟聚氨酯(FPU)/聚氨酯(PU)/氯化锂(LiCl)纳米纤维瓦楞纸复合过滤材料,通过不同测试方法对纳米纤维瓦楞纸复合过滤材料的性能进行表征。结果显示:随着FPU质量分数的增大,纤维直径逐渐增大;当FPU质量分数为12%时,纤维直径较为规整,纤维间无粘连现象,纤维直径分布均匀,平均直径为187 nm,此时纳米纤维膜的水和油接触角分别为131°和133°,有较好的疏水性和疏油性;当纳米纤维膜的面密度为2.632 g/m^2时,纳米纤维瓦楞纸复合过滤材料的过滤效率和过滤阻力分别为93.7%和109 Pa(在气流速度为5.33 cm/s,气溶胶的粒径为0.3μm的条件下测试)。由此可见纳米纤维瓦楞纸复合过滤材料在过滤领域有较好的应用前景。     

静电纺PAN纳米纤维膜过滤性能研究

为了得到高过滤性能、低压降的纳米纤维过滤材料,研究不同质量分数的聚丙烯腈(PAN)纺丝液在不同纺丝参数下制备的纳米纤维膜,并对其形貌、结构、孔径及过滤性能进行了表征。结果表明,随着PAN质量分数的增大,静电纺丝得到的纳米纤维直径增大,纤维膜平均孔径增大,过滤效率先增大后减小。随着施加电压的增大,制备的纳米纤维直径变小,纤维膜平均孔径减小,过滤效率增大。随着注射速度的增大,制备的纳米纤维直径变化不大,纤维孔径更均匀,过滤效率得到提升。研究得到最佳的静电纺丝参数为:PAN质量分数18%,施加电压18 k V,注射速度1.5 m L/h。     

静电纺纳米氧化铜抗菌复合非织造布的制备及其性能北大核心CSCD

针对聚丙烯(PP)熔喷非织造布抗菌性能不足的问题,本文以PP熔喷非织造布为静电纺丝装置的接受基布、CuO-NPs为抗菌材料,制备具有高效抗菌性能的聚丙烯/聚丙烯腈/纳米氧化铜(PP/PAN/CuO-NPs)复合非织造布。研究了CuO-NPs质量分数与静电纺丝时间对复合非织造布抗菌等性能的影响。结果表明:当纺丝时间为1 h、CuO-NPs质量分数在0.3%~0.9%时,复合非织造布对E.coli和S.aureus的抑菌率均>99.99%。纺丝时间为1 h,随着CuO-NPs质量分数增大,复合非织造布纤维直径增大、直径分布均匀性降低、疏水性能下降。CuO-NPs质量分数不变,随着纺丝时间增加,复合非织造布的过滤效率提升,透气性却下降。纺丝时间相同,复合非织造布的过滤效率随着CuO-NPs质量分数增大而增大;CuO-NPs质量分数增大时,复合非织造布的透气性在较短纺丝时间(0.5~1 h)内先下降后提升,在较长纺丝时间(1.5~2.5 h)内显著下降。此外,CuO-NPs的加入不会改变PAN纳米纤维膜的化学结构。静电纺纳米纤维膜与PP基布的复合可以制备高效过滤和抑菌的医用防疫纺织品。     

水溶性聚合物PVA纳米纤维基PM2.5过滤材料研究

利用多针头静电纺丝技术制备水溶性聚合物PVA纳米纤维基PM_(2.5)过滤材料,基于单因素试验及正交试验探究最佳纺丝工艺,测试其抗水解性能、红外光谱、孔径分布及过滤性能。结果表明:最佳纺丝工艺为纺丝液质量分数10%、纺丝电压30 kV、喂液速率1.0 mL/h,所得纳米纤维形貌最佳,纤维平均直径为116.99 nm、纤维直径CV值为15.09%。抗水解性能及红外光谱测试表明,与GA交联后再进行热处理能有效改善PVA的水解性。孔径分布及过滤性能测试表明,水溶性聚合物PVA纳米纤维基PM_(2.5)过滤材料是优秀的空气过滤材料,由PP纺黏布、水溶性聚合物PVA纳米纤维基PM_(2.5)过滤材料、PP纺黏布组合形成的复合过滤材料,对直径在0.3μm及以上的颗粒的过滤效率超过99%且过滤阻力仅为90 Pa,完全符合相关国家标准。     

Fabrication and characterization of pre-oxidized PAN composite filters

In order to develop efficient and low-cost hot gas filtration medium, composite filters were prepared with PTFE fabric as the substrate, and mixing of OPAN fiber and PPS fibers as functional layers. The fiber entanglement was evaluated via image analysis, and some other characteristics, such as tensile properties, pore size, thermal stability, and filtration performance were also discussed. The results showed that with increasing ratio of PPS fibers, the fiber entanglement, breaking strength, thermal stability, and filtration efficiency increase, while the pore size decreases. Mixing with 40% weight PPS fiber leads to the filtration efficiency of the composite filter increasing from 64.68 to 94.68% for removing particles with a diameter of 2.5 μm.     

汽车机油过滤用材料的结构及过滤性能

以纤维直径为3.42 及平均孔径为23.6 和孔隙率为95.07%的玻璃纤维非织造布作为过滤介质,以颗粒直径为13.076 的A3粉作为杂质颗粒,并且以动力粘度为1.275×10-2 Pa?S的YH-15机油为试验油液,利用D-30多次通过试验台模拟汽车机油滤清器的过滤过程并且测试过滤性能。建立了杂质颗粒拦截模型,根据测试结果计算出过滤材料和纤维的过滤效率以及QF值。实验结果表明,随着时间和杂质质量的增加,玻璃纤维非织造布两侧的压差增加。 玻璃纤维非织造布的过滤效率大于玻璃纤维的过滤效率,并且变化趋势相同。利用QF值能够结合压差及过滤效率两个变化参数来表达过滤效果,并且 QF值随着杂质颗粒直径的减小和过滤时间的增加而减小。     

阵列纤维网过滤过程的数值模拟与分析

FLUENT软件具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的后处理功能,可以用来模拟阵列纤维网的过滤过程。利用FLUENT软件模拟方法研究了流体通过纤维阵列时的压力变化、纤维网对流体中颗粒物的捕集效率的影响。模拟结果表明:纤维直径减小、纤维层数增加时,流体压力降增加;纤维阵列对气流中颗粒的捕集率很低,并且纤维直径和纤维阵列组合的变化对颗粒捕集效率的影响不明显;当液体流通过直径相同的纤维阵列时,随着纤维间间距的增大,捕集效率逐步降低;当液体流通过由直径不同的两种纤维组成的混合阵列时,其捕集效率也与孔隙率相关。     

梯度复合聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及其过滤性能

为发挥纳米纤维膜在高效空气过滤材料领域的作用并实现连续化生产,通过自制静电辅助溶液喷射纺丝实验机,采用Box-Behnken试验设计方法,建立了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维直径和纺丝工艺参数的关系。利用在线复合方式连续制备了不同直径梯度复合的PAN纳米纤维膜并将其用于空气过滤领域,并对纤维膜的结构和形貌进行了表征。结果表明：通过调整纺丝工艺参数可有效地实现对纤维直径的控制;同时由该技术所制得的复合膜在消除静电后,通过物理筛分作用,对0.4 μm的癸二酸二辛酯粒子具有99.923 %的过滤效率和117 Pa的压降,对大于0.8 μm的粒子具备100 %的过滤效率。     

静电纺PA6纳米纤维膜的过滤性能

用98%甲酸溶解聚酰胺6(PA 6)制备质量浓度为13%纺丝液,经静电纺丝获得厚度31～60μm、纤维平均直径217 nm、表面平均孔径为234 nm的纳米纤维非织造膜.由于该纤维膜的断裂强度仅为8.06 MPa,实验以普通聚酯纤维织物为支撑基布,测试了不同样品的过滤性能.结果发现:在气流速度为2.83 L/min时,...