论文部分内容阅读
随着工业的飞速发展和人们生活水平的不断提高,室内空气污染问题日益突出。室内空气污染物包括PM2.5、细菌病毒和一些挥发性有机物(VOCs),这些污染物会严重危害人体健康,造成呼吸道疾病、甚至肝癌、白血病和婴儿畸形等。熔喷非织造材料由于其纤维直径细,孔径小,比表面积大,过滤阻力小等优点而广泛应用于空气过滤,然而这种材料力学性能差,难以单独用作高效空气过滤材料。而纺粘非织造材料与同克重的其他非织造材料相比强度更高,纵横向力学性能优越。将这两种材料结合制成熔喷-纺粘(SM)非织造复合空气过滤材料,恰好弥补了各自的缺陷,不仅强度高,耐磨性好,而且具有良好的过滤性能。然而这种复合材料只对颗粒污染物有拦截作用,而对挥发性有机物没有净化作用。为了同时能去除空气中的挥发性有机物和细菌,引入具有较强光催化活性的纳米TiO2。TiO2由于具有良好的化学稳定性,优良的光催化活性,安全无毒和良好的生物相容性在光降解挥发性污染物和抗菌方面得到了广泛的应用。本文采用了一种新型的负载方法(在线-离线喷洒法)将混有5%Ag/Ti O2的P25 TiO2分别负载到PP熔喷材料和PE/PET双组份纺粘材料上,成功制备出一种TiO2/SM多功能复合材料,通过对材料进行表征与测试发现:(1)通过单因素水平试验可知,滤材的过滤效率和压降随着熔喷工艺中接收距离的减小、热空气压力的增大和聚合物挤出量减小都有增加的趋势。由正交试验可知,热空气压力是熔喷材料的结构性能和过滤性能最主要的影响因素,接受距离次之,聚合物挤出量的影响最小。得到的较优工艺为接收距离150mm,空气压力0.4MPa,聚合物挤出量15 g·min-1。(2)纳米TiO2颗粒经在线-离线喷洒法成功地负载到熔喷-纺粘(SM)非织造材料上,较为均匀地分散在熔喷和纺粘纤维的表面和纤维间的交接处。此外,TiO2/SM复合滤材与纯TiO2纳米颗粒相比有较高的光催化活性。(3)纯的熔喷材料(过滤层)的拉伸强度很小,而纯的双组份纺粘材料(增强层)的力学拉伸强度较大,将其与熔喷材料复合后可大大增加熔喷材料的力学性能。而负载一定量的纳米TiO2颗粒后,复合材料的拉伸强度有微弱的下降。(4)TiO2/SM复合滤材的滤效滤阻,光催化活性和抗菌性能均随着熔喷层(M)和纺粘层(S)上TiO2负载量的增加而增加。当负载量为ST20/MT15时,复合滤材的综合过滤性能最好、光催化活性达到最高而且抗菌性能优异,复合滤材的综合空气净化性能达到最优。综上,采用在线-离线喷洒法制备出TiO2/SM多功能复合滤料,这种制备方法具有速度高、产量大、工艺过程简单和劳动生产率高等优点,在工业生产中具有较好的应用前景。