空气一直是人们赖以生存的前提条件。但是近年来,随着我国工业的飞速发展,空气污染成为危害人们健康的一个重要因素。厨房油烟和化石燃料燃烧等产生的微小颗粒物,对人们的身体健康和工业生产造成了严重的影响。此外,在室内密闭的潮湿环境下,螨虫成为了过敏原传播的途径,尤其是尘螨,容易引起人体支气管哮喘病、肺部组织发炎等一些呼吸道疾病。目前,室内空气净化是一种有效控制室内空气污染的途径,市售的高效空气过滤材料主要有熔喷驻极非织造材料和玻璃纤维过滤材料两大类。熔喷驻极材料由于电场吸附作用使其拥有优异的空气过滤能力,然而,其纤维直径处于微米范围内且在空气中易发生电荷衰减使得过滤效率下降,影响使用过程中的安全性;玻璃纤维材料因纤维直径较细、孔径小,增大了对颗粒物的物理拦截能力使得过滤效率提高,然而,其纤维脆性大、易脱落,限制了其广泛使用。而静电纺丝技术打破了纤维细化的局限性,因纤维直径较细,且具有孔径小、比表面积大、孔隙率高和连通性好等结构优势,使其在高效空气过滤材料方面有巨大的发展前景。但是,目前空气净化材料大多不具备清除螨虫等过敏原的功效。因此,开发一种具有防螨功能的空气净化材料是关乎人类健康的重大课题。为了实现功能性过滤材料的开发,本课题以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,采用静电纺丝技术制备了性能优异的纳米纤维空气过滤膜,并通过扫描电子显微镜、纤维强力测试仪、孔径分析仪和自动滤料检测仪等探究了PVDF浓度和静电纺丝电压对纤维集合体形貌结构和过滤性能的影响。结果表明:PVDF含量为18wt%,纺丝电压为30kV时,纤维直径均匀分布,主要集中在200~700nm范围内,表现出良好的过滤性能。其次,为了赋予纤维膜良好的防螨性能,改善纤维膜的过滤效果,引入了防螨纳米颗粒(AMPs),构筑了PVDF/AMPs复合纳米纤维膜,并探究了纳米颗粒的含量对纤维膜结构和综合性能的影响,确定了AMPs含量为2wt%时,纤维膜的防螨性能和过滤性能达到最佳。最后,为了更好的满足人们在实际使用过程中对纤维膜效率和阻力的要求,另外探究了克重和空气流量对纤维膜过滤效率的影响,实验发现,纤维膜的过滤性能随着克重的增加而提高,随着空气流量的增加而降低。当纤维膜克重达到10.7g/m~2,空气流量为32L/min时,纤维膜的过滤效率达到最佳,为99.919%,阻力仅有65Pa。此外,基于实验室对聚合物浓度、纺丝参数和防螨纳米颗粒含量的调控,在企业中采用大型静电纺丝设备初步完成高效空气过滤纳米纤维膜的规模化生产,并创新性地与空调扇结合设计成简易的空气净化器,通过对纤维膜空气净化性能的测试来评价其在实际运用中的效果。研究发现,相比于商用过滤材料,纳米纤维膜在相同时间内,洁净空气的输送量更多,经过10个测试周期的循环后,过滤效率从99.47%降低到98.35%,仅降低1.12%,证明具备可长期循环使用的性能,为纳米纤维材料在空气净化领域的应用和规模化生产提供了新思路。