论文部分内容阅读
随着工业的快速发展,大气污染日益严重,对人们的健康造成极大的威胁。因此,提高空气质量和空气过滤材料的性能刻不容缓。静电纺纳米纤维具有直径小、吸附能力强等优点。因此,广泛应用于空气过滤等领域。当增加纤维毡的厚度时,静电纺纳米纤维毡的过滤效率提高,但压力降也会增加。且当过滤气溶胶颗粒时,静电纺纳米纤维毡易阻塞。而微米级纤维制备的过滤材料具有较小压力降、不易阻塞、稳定结构等特点。因此,在实际应用中,常将它们复合。另外,梯度滤料,可在保证过滤效率前提下,具有较小压力降。本课题以聚丙烯腈为原料,聚丙烯熔喷布为基布,引入“梯度”,制备梯度结构复合滤料,这样不仅能弥补静电纺纳米纤维毡不足,还能提高滤料过滤性能。主要研究内容包括以下几个方面：(1)静电纺PAN纤维纺丝工艺的研究。分析纺丝液浓度、施加电压、接收距离对静电纺PAN纤维外观形貌和静电纺PAN纳米纤维毡/PP熔喷非织造布复合滤料过滤效率影响。结果表明：纺丝液浓度和施加电压对PAN纤维直径和复合滤料过滤效率影响较大,接收距离对其影响较小。随着纺丝液浓度增加,PAN纤维直径和复合滤料过滤效率不断的增加；随着施加电压增加,PAN纤维直径逐渐减小,复合滤料过滤效率逐渐增加；另外,初步研究了纺丝时间对PAN纳米纤维毡/PP熔喷非织造布复合滤料过滤性能的影响,结果显示：当纺丝液浓度12%、施加电压15kV、接收距离165mm、纺丝时间60min的工艺下,制备的复合滤料过滤效率达到2级。(2)梯度结构复合滤料和静电纺PAN纳米纤维毡/PP熔喷非织造布复合滤料制备。在相同施加电压、接收距离纺丝工艺下,改变各层纺丝液浓度,制备孔径梯度复合滤料;相应地,通过单因素实验方法,改变纺丝液浓度,制备静电纺PAN纳米纤维毡/PP熔喷非织造布复合滤料。在相同纺丝液浓度、接收距离纺丝工艺下,改变各层施加电压,制备孔径梯度复合滤料；相应地,通过单因素实验方法,改变施加电压,制备静电纺PAN纳米纤维毡/PP熔喷非织造布复合滤料。(3)梯度结构复合滤料和静电纺PAN纳米纤维毡/PP熔喷非织造布复合滤料性能测试。结果表明：当纺丝时间为22.5min,与相应地复合滤料相比,孔径梯度复合滤料有较高的过滤效率和较低的压力降,过滤效率达到2级标准,且压力降符合标准。当纺丝时间为45min、60min时,与相应地复合滤料相比,孔径梯度复合滤料具有较高的过滤效率,但此时压力降较大。本课题从静电纺PAN纤维纺丝工艺研究到梯度复合滤料、相应地PAN纳米纤维毡/PP熔喷非织造布复合滤料制备及性能表征,其结构和过滤性能关系的分析,这为获得“高效低阻”过滤材料提供了理论基础和依据。