静电纺丝制备竹纤维素/PAN超细纤维及应用EI北大核心CSCD

利用氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)溶剂体系先后溶解竹纤维素和聚丙烯腈(PAN),配成纺丝液,采用静电纺丝技术成功制备出直径为130 nm^450 nm的竹纤维素/PAN超细纤维。通过研究竹纤维素/PAN超细纤维平均直径与纺丝参数关系发现,该超细纤维的平均直径随着竹纤维素浓度的增大而增大,随纺丝电压的增大而减小,随纺丝距离的增大而减小,且最佳纺丝参数是竹纤维素质量分数为0.8%,纺丝电压为16 kV,接收距离为14 cm。采用该复合纤维制成夹心净化材料并做过滤测试发现,其过滤效率随着夹心层中超细纤维的膜密度和浊液的起始浊度值增加而增大,最大过滤效率可达99.5%。     

静电纺丝制备竹纤维素/PAN超细纤维及应用

利用氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)溶剂体系先后溶解竹纤维素和聚丙烯腈(PAN),配成纺丝液,采用静电纺丝技术成功制备出直径为130 nm~450 nm的竹纤维素/PAN超细纤维。通过研究竹纤维素/PAN超细纤维平均直径与纺丝参数关系发现,该超细纤维的平均直径随着竹纤维素浓度的增大而增大,随纺丝电压的增大而减小,随纺丝距离的增大而减小,且最佳纺丝参数是竹纤维素质量分数为0.8%,纺丝电压为16 kV,接收距离为14 cm。采用该复合纤维制成夹心净化材料并做过滤测试发现,其过滤效率随着夹心层中超细纤维的膜密度和浊液的起始浊度值增加而增大,最大过滤效率可达99.5%。     

静电纺聚乳酸纳米纤维复合滤料的过滤性能研究

将聚乳酸颗粒加入到质量比为8:2的三氯甲烷与N-N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中,室温下配置质量分数为10%的纺丝液,采用静电纺丝法制备了平均直径在620nm左右的聚乳酸纤维。以聚乳酸熔喷非织造布为基布,通过控制纺丝时间的不同得到了负载不同厚度纳米纤维层的可生物降解的复合过滤材料。通过对各试样的孔隙率、孔径及孔径分布、过滤效率的测试发现:随着纺丝时间的增加,复合材料孔隙率不断下降,孔径不断减小,纺丝3h时,孔径基本减小到原先的一半,且分布相对集中,大大地提高了普通过滤材料的过滤效率。     

空气过滤用微纳米纤维多层梯度复合材料的制备与性能

将薄微米纤维网作为静电纺丝的基材,静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维网形成微纳单层复合纤网,再将多个不同过滤精度的单层复合纤网按照一定顺序叠加,经热风粘合工艺加固制备具有逐层变化结构的微纳米纤维多层梯度复合空气过滤材料,分别研究了以纺丝时间为梯度、微米纤维网面密度为梯度的多层梯度复合滤料的孔径及过滤性能.研究结果表明:以纺丝时间为梯度的多层梯度复合滤料的平均孔径、最大分布的孔径均减小;对≥0.3μm颗粒的过滤效率提高了13％,而过滤阻力略微增大,但均在26-30 Pa之间.以微米纤网面密度为梯度的多层梯度复合滤料的平均孔径、最大分布的孔径相近;在过滤阻力保持稳定的情况下,对≥0.3μm颗粒的过滤效率提高幅度较小.因此,不同类型的梯度结构可在阻力略微增大或保持不变的情况下,提高复合材料的整体过滤性能,为制备高效低阻、可实际应用的复合滤料提供思路.     

空气过滤用微纳米聚丙烯腈/皮芯型聚乙烯-聚丙烯双组分纤维多层复合材料的制备与性能

采用静电纺丝技术将聚丙烯腈(PAN)纳米纤维收集在皮芯型聚乙烯-聚丙烯(PE-PP)双组分微米纤维网上,制备PAN/PE-PP单层复合纤维网,再将多个单层复合纤维网层层堆叠,经热黏合加固,制备PAN/PE-PP多层复合空气过滤材料,研究了PAN/PE-PP复合纤维网的层数和纺丝时间对其孔径及过滤性能的影响。结果表明:多层复合的方式可得到与单层复合材料相似的孔径参数,但两种材料的孔道结构不同。在总面密度和总纺丝时间一定时,当PAN/PE-PP复合纤维网的层数大于10层时,PAN/PE-PP多层复合过滤材料的过滤效率和品质因子Q_F均明显大于PAN/PE-PP单层复合过滤材料,阻力略微增大;其中,相较PAN/PE-PP单层复合过滤材料,20层PAN/PE-PP复合过滤材料对≥0.3 μm颗粒的过滤效率提高了33%,阻力增加了5 Pa,Q_F值提高了30%。当总面密度和层数一定时,延长静电纺丝时间≥210 min,20层PAN/PE-PP复合过滤材料对颗粒的过滤效率可提高至90%以上,但阻力也急剧增大,因此静电纺丝时间为210 min的PAN/PE-PP多层复合材料的过滤性能最佳。因此,与相同面密度的PAN/PE-PP单层复合过滤材料相比,PAN/PE-PP多层复合过滤材料的过滤性能明显提高;微纳米纤维多层复合法是制备高效低阻复合空气过滤材料的有效方法。      

静电纺聚丙烯腈复合滤料的制备与性能

将聚丙烯腈粉末加入到N,N-二甲基甲酰胺中,制备12%(wt,质量分数)的纺丝液。以聚丙烯熔喷非织造布为基布,通过改变纺丝时间,制得不同厚度的复合滤料。通过扫描电子显微镜观察熔喷布和纳米纤维的外观形貌,并对复合滤料的孔径、孔径分布、过滤效率、透气性进行表征。结果表明:采用静电纺丝的方法纺制了平均直径为220nm的聚丙烯腈纳米纤维。随着纺丝时间的增加,复合滤料的孔径不断减小,过滤效率逐渐提高,透气性下降。当纺丝时间为60min时,复合滤料的孔径尺寸集中分布在2~5μm,对粒径"≥1.0μm2.0μm"颗粒的过滤效率为99.85%,压力降为200Pa,符合医用防护口罩技术要求,过滤性能达到2级。     

PET/TPEE复合纳米纤维膜的制备及其性能研究

采用静电纺丝技术,以二氯甲烷和三氟乙酸混合溶液为溶剂,制备了PET/TPEE复合纳米纤维膜。首先研究了PET与TPEE共混比对所得纳米纤维形貌的影响,并对共混PET/TPEE纳米纤维膜以DSC、TG进行表征。然后,研究了不同面密度复合纳米纤维膜的阻气性能及空气过滤性能。结果表明:经SEM表征,PET/TPEE为4∶1(质量比)时,纤维具有较好的形貌。PET/TPEE共混体系呈现非晶态,熔融温度为251.28℃,失重温度介于两单体之间。随着纤维膜面密度增加,阻气性增加,过滤效率也增加。     

静电纺多孔/无孔二醋纤复合膜的制备及过滤性能研究

采用静电纺丝技术,借助高挥发溶剂的制孔性,制备了多孔超细二醋酸纤维。通过调控纺丝过程中多孔超细二醋酸纤维和无孔纳米二醋酸纤维的比例,制备了不同交叉结构的多孔超细/无孔纳米二醋纤复合膜。通过扫描电镜观察纤维膜的形貌,利用电导率仪测试纺丝液电导率,运用黏度计测试纺丝液的黏度,利用多孔材料孔径分析仪测试复合膜的孔径分布,通过滤料综合性能测试台测试不同空气流量下复合膜的过滤性能。结果表明:随着无孔纳米纤维在复合膜中比例的增加,复合膜的孔径分布范围变窄,孔径减小,堆积密度增加;过滤效率和过滤阻力都呈增大的趋势;当纺丝过程中,多孔超细纤维与无孔纳米纤维纺丝针管数目比例为1∶2时,所制备的复合膜具有最好的品质因数,在空气流量为80L/min时,其过滤阻力仅为280Pa,过滤效率可达99.472%。     

醋酸纳米纤维夹心材料的制备及截滤性能研究

利用静电纺丝技术,在熔喷非织造布上分别沉积1、3、5、7、9min质量分数为10%的醋酸(CA)纳米纤维膜,并以纳米纤维膜为芯、制备熔喷非织造物为表里层的夹心材料。采用扫描电镜对CA纳米纤维膜及夹心材料进行形貌表征,测试孔径大小及分布,并对透气性和滤菌等截滤性能进行测试。结果表明:在实验范围内,纳米纤维连续均匀,直径分布在250～300nm之间;夹心材料孔径变小、孔隙分布均匀,孔径由10μm下降到3.5μm以下;纺丝时间对夹心材料透气性及滤菌性能有显著影响,但纺丝时间在1～5min范围内,对透气率影响较少,而滤菌效果明显改善;在纺丝时间为5min时,夹心材料透气率仅下降38mm/s,细菌过滤效率由27%左右提升至80%以上,可应用于医用口罩及其他防护产品。     

一种用于个体防护的高效净化材料的制备与性能

目前,经驻极生产的熔喷布对空气中病毒等微小颗粒的过滤主要依靠其静电吸附机理,但由于熔喷布表面电荷难以持久保持,不能长期保持高效过滤,因而不能保证医护人员不被新型冠状病毒(COVID-19)感染,所以需要提升熔喷布在失电荷时的机械过滤效率。文中利用静电纺丝技术在熔喷布上电纺尼龙6(PA6)纳米纤维,通过热压法制成一种以熔喷布为表层,PA6纳米纤维为中间层的夹心材料;对该夹心材料的表面形貌、热学性能、力学性能进行表征并测试其过滤性能。实验结果表明,夹心材料表面完整度高,纳米纤维直径可达67 nm左右;在没有驻极工艺处理的情况下,该夹心材料对粒径为0.2μm的颗粒过滤效率达到95%以上,而对照试验的无纺布相应的过滤效率为0;该夹心材料过滤阻力在284 Pa左右,适合作为个体防护使用。     

PVA纳米纤维的水稳定性与夹心净化材料的制备

聚乙烯醇(PVA)的水溶液通过静电纺丝,可以生成直径均匀的纳米纤维,但纤维的水稳定性较差,用于液体过滤时一般需进行预处理。文中采用热处理的方法提高PVA纳米纤维的水稳定性。测试结果表明,热处理后的PVA纳米纤维结晶度有所增加;在150℃热处理10min后纤维的结晶度最大,增加了12%。处理后的纤维在水中不溶解,只发生凝集和膨胀。通过热压技术将PVA纳米纤维制成夹心净化材料,当纤维密度为5g/m2时,该夹心材料对粒径1μm的PS微球的过滤效率为95.50±1.83%。     

制备参数对聚醚砜/非织造布复合膜空气过滤性能的影响

聚醚砜(PES)是一种综合性能优良的聚合物成膜材料,熔喷非织造布具有良好的过滤效能并广泛应用于空气的过滤.聚醚砜/非织造布复合膜是以PES膜材、致孔剂聚乙烯吡络烷酮(PVP)和溶剂N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)作为铸膜液并涂覆在熔喷非织造布上,然后转移至凝固浴中成膜.通过控制铸膜液组分的不同比例、凝固浴温度和第一凝固...     

夹心式纳米超净化材料的制备及净化除菌性能

介绍了一种新颖夹心式纳米超净化材料的制备工艺和净化除菌性能,通过对这种新型材料过滤酵母菌浊液的过滤效率以及滤液的浊度变化值等参数的测定,表明这种新型材料过滤效率很高。并对材料净化除菌机理进行了探讨。     

气流电纺丝基夹心净化材料的制备与表征

纳米TiO2作为一种高效、无毒的光催化剂,在环保领域得到了广泛应用。其应用首先应考虑和解决的就是其有效负载问题。文中采用气流电纺法制备了TiO2/尼龙6(PA6)纳米复合纤维。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线能谱仪(EDX)和热重分析(TG)等技术手段对纤维形貌与结构进行了表征,并采用Shake Flask法对纤维抗菌性能进行了测试。结果表明,气流电纺纤维的平均直径在60 nm～65 nm之间,杀菌率最高可达99.74%。通过热压将此纤维制备成"夹心"式净化材料,其对1μm的PS微球的过滤效率可达99.50%。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯纳米纤维膜/涤纶针刺毡过滤复合材料的制备及性能

利用静电纺丝技术制备了不同纺丝时间的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纳米纤维膜,将PET纳米纤维膜、热熔型胶膜及涤纶针刺毡通过热处理复合,制备了三明治结构的PET纳米纤维膜/涤纶针刺毡过滤复合材料,利用SEM分析了PET纳米纤维膜形貌,通过TGA确定了PET纳米纤维膜的热处理条件,对不同纺丝时间的PET纳米纤维膜/涤纶针刺毡过滤复合材料透气性能、过滤性能进行了研究。结果表明:纺丝液浓度为18%,纺丝电压为15 kV,接收距离为21 cm,环境温度为13℃,环境湿度为20%条件下得到的PET纳米纤维膜纤维平均直径为514.95 nm;PET纳米纤维膜与涤纶针刺毡的复合温度为115℃;随纺丝时间的增加,PET纳米纤维膜的密度增加,PET纳米纤维膜/涤纶针刺毡过滤复合材料对颗粒物的过滤效率增大,透气性下降,当密度为3.86 g/m2时,PET纳米纤维膜/涤纶针刺毡过滤复合材料的过滤性能最优,其品质因子Q_F明显优于常规涤纶针刺毡,对1 μm以下颗粒物的过滤效率均高于93%,效率提高了58%以上,表现出优异的过滤性能。      

煤基炭泡沫孔结构调控

以肥煤镜质组富集物为前驱体, 采用高压渗氮法制备煤基炭泡沫, 研究了发泡温度、发泡压力和发泡时间对炭泡沫孔结构的影响。利用SEM观察炭泡沫的孔胞形貌, 同时利用Nano Measurer分析软件统计SEM照片孔胞直径分布和孔喉直径分布以及平均孔径。结果表明: 微孔塑料成核理论可以定性解释炭泡沫的孔结构变化趋势。发泡温度的升高导致成核密度增加, 同时导致气体在胶质体的溶解度降低, 不利于孔胞长大。发泡压力的增大导致炭泡沫的孔胞密度增加, 临界成核半径降低, 同时加剧了热聚合反应, 导致胶质体的粘度增大, 不利于孔胞长大。发泡时间的延长会使热聚合更加充分, 影响胶质体粘度, 进而影响孔结构。     

High Efficiency Poly(acrylonitrile) Electrospun Nanofiber Membranes for Airborne Nanomaterials Filtration

The potential of poly(acrylonitrile) electrospun membranes with tuneable pore size and fiber distributions were investigated for airborne fine‐particle filtration for the first time. The impact of solution concentration on final membrane properties are evaluated for the purpose of designing separation materials with higher separation efficiency. The properties of fibers and membranes are investigated systematically: the average pore distribution, as characterized by capillary flow porometry, and thermo‐mechanical properties of the mats are found to be dependent on fiber diameter and on specific electrospinning conditions. Filtration efficiency and pressure drop are calculated from measurement of penetration through the membranes using potassium chloride (KCl) aerosol particles ranging from 300 nm to 12 μm diameter. The PAN membranes exhibited separation efficiencies in the range of 73.8–99.78% and a typical quality factor 0.0224 (1 Pa^?1) for 12 wt% PAN with nanofibers having a diameter of 858 nm. Concerning air flow rate, the quality factor and filtration efficiency of the electrospun membranes at higher face velocity are much more stable than for commercial membranes. The results suggest that the structure of electrospun membranes is the best for air filtration in terms of filtration stability at high air flow rate.

     

树状分形结构夹芯板动态冲击特性研究

目的 探究一种新型树状分形结构夹芯板的动态冲击特性。方法 采用Ansys Workbench建立有限元模型,选用真空注型用聚氨酯(PU)弹性体材料制备1阶分形结构夹芯板试样进行动态冲击实验,验证模型可靠性;仿真分析该结构在不同分形阶数(n)下的动态冲击特性,并与常见中空型和三角型夹芯板对比。结果 模型平均误差约为7.25%;相同条件下,2阶TFS模型的比能量吸收(SEA)分别比0阶、1阶的提高了16.71%和0.23%。平均压溃力(FS)分别比0阶、1阶提高了27.76%和11.66%。与中空型夹芯板和三角型夹芯板对比,1阶分形夹芯板动态缓冲特性较优。结论 树状分形结构应用于缓冲包装中,可以表现出优良的吸能效率,为包装设计提供了一种新思路。     

Ni and Cu incorporated mesoporous nanocomposite catalytic materials

Nickel and copper incorporated MCM-41-like mesoporous nanocomposite materials prepared by the direct hydrothermal synthesis and the impregnation procedures showed highly attractive pore structure and surface area results for catalytic applications. The XRD patterns showed that characteristic MCM-41 structure was preserved for the materials synthesized following an impregnation procedure before the calcination step. The surface area of the Cu impregnated material with a quite high Cu/Si atomic ratio (0.19) was 631 m2/g. Very narrow pore size distributions with an average pore diameter of about 2.7 nm were obtained as a result of plugging of some of the smaller pores by Cu nanoballs. For lower metal to Si ratios (for instance for Ni/Si = 0.06) much higher surface area values (1130 m2/g) were obtained. In the case of nanocomposite materials synthesized by the direct hydrothermal route, MCM-41 structure was not destroyed for samples containing metal to Si atomic ratios as high as 0.12. In the case of materials containing Cu/Si and Ni/Si ratios over 0.2 wider pore size distributions and some decrease of surface area were observed.