本文選題：靜電紡絲　切入點：空氣過濾　出處：《東華大學》2015年碩士論文

【摘要】：隨著我國工業(yè)化的發(fā)展,空氣污染日益嚴重�？諝馕廴緦θ祟惣捌渖姝h(huán)境造成嚴重的危害。尺寸小于2.5μm的懸浮顆粒是對人體呼吸道及肺外器官造成危害的主要誘因,并且是空氣污染的最主要來源之一。因此為了給我國人民帶來良好的生存環(huán)境,制備出能有效的降低空氣中極小污染顆粒的過濾材料是至關重要的。傳統微米級纖維無紡布具有較多的性能缺陷:空氣過濾效率較低,能耗高,不能夠過濾掉大部分的小顆粒。為了克服這一問題,本課題采用靜電紡絲法一步制備出具有多級結構的高空氣過濾性能的納米纖維膜材料,并對其結構和性能進行表征。采用靜電紡絲技術制備出了聚苯乙烯(PS)超細纖維、PS/多壁碳納米管(MWCNTs)復合納米纖維,并對其纖維形態(tài)結構、直徑大小及空氣過濾性能進行了表征。通過PS紡絲溶液濃度變化調控制備純PS纖維多孔膜,并通過在PS紡絲液中添加不同含量MWCNTs調控纖維形態(tài)結構。SEM結果表明PS/MWCNTs復合纖維表面形成“褶皺”型和“山峰”型納米級突起,增加了復合纖維表面的粗糙度,且纖維直徑明顯降低�？諝膺^濾性能測試結果發(fā)現這種多級結構使復合膜的過濾效率相比光滑的純PS納米纖維膜大幅增加,過濾性能得到明顯改善。在85L/min氣流速度下,PS/MWCNTs復合膜過濾效率高達99.95%,空氣阻力為374.6Pa。選擇尺寸較粗的微米級PS纖維(~2μm)和相對較細的納米級PS/MWCNTs復合纖維(~800 nm)進行混紡,調復合膜堆積密度可使得混紡膜空氣阻力降為235.4Pa,而仍能保持高的過濾效率(99.68%)。采用靜電紡絲技術制備出了聚偏氟乙烯(PVDF)納米纖維/納米蛛網多級結構的復合纖維膜,并對其纖維和蛛網形態(tài)結構及空氣過濾性能進行了表征。通過探索添加劑的種類、電紡中環(huán)境濕度和接收基底種類與納米蛛網結構形態(tài)之間的關系,尋找最優(yōu)的改性工藝。SEM的結果表明PVDF紡絲溶液中添加1wt%的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS),施加30KV的電壓和25%的環(huán)境相對濕度,并以鐵紗網作為接收基底的條件下能夠制備出高覆蓋率(97%),形態(tài)結構最好(纖絲直徑為20nm,孔直徑為246nm)的納米蛛網�？諝膺^濾性能測試結果發(fā)現PVDF/SDBS納米纖維/納米蛛網復合膜在低流速條件下具有優(yōu)越的過濾性能(過濾效率為99.5%,空氣阻力為66.9Pa),清潔方法簡單和更加輕薄的特性。將這種過濾材料運用在家用紗窗上,通過降低纖維膜厚度制備出了,高過濾效率(95%)具有一定透光性(透光率40%)的納米纖維膜。表明了這種納米纖維膜可以運用在家用紗窗中來過濾空氣中極小的污染顆粒,并且其優(yōu)越的過濾性能在其他空氣過濾的應用中也有廣泛的應用前景。
[Abstract]:With the development of industrialization in China, air pollution is becoming more and more serious.Air pollution causes serious harm to human beings and their living environment.Suspended particles with size less than 2.5 渭 m are the main inducement to harm human respiratory tract and extrapulmonary organs, and are one of the most important sources of air pollution.Therefore, in order to bring a good living environment to our people, it is very important to prepare filtration materials that can effectively reduce the air pollution particles.Traditional micron fiber nonwoven fabric has many performance defects: low air filtration efficiency, high energy consumption, can not filter out most of the small particles.In order to overcome this problem, nanofiber membrane with multistage structure and high air filtration performance was prepared by electrostatic spinning method, and its structure and properties were characterized.PS / MWCNTscomposite nanofibers were prepared by electrospinning technique, and their morphology, diameter and air filtration performance were characterized.The pure PS fiber porous membrane was prepared by adjusting the concentration of PS spinning solution.By adding different content of MWCNTs to PS spinning solution, the results showed that the surface of PS/MWCNTs composite fiber formed "fold" type and "peak" type nano-protuberance, which increased the surface roughness of composite fiber.The diameter of fiber decreased obviously.The results of air filtration performance test showed that the filtration efficiency of the composite membrane was significantly higher than that of the smooth pure PS nanofiber membrane, and the filtration performance was obviously improved.The filtration efficiency of 85L/min / MWCNTs composite membrane was 99.95 and the air resistance was 374.6 Pa.Polyvinylidene fluoride polyvinylidene fluoride (PVDF) nanofibers / nanocobweb multistage composite fiber membranes were prepared by electrospinning technique. The morphology and air filtration properties of PVDF nanofibers and cobwebs were characterized.By exploring the relationship between the types of additives, the environmental humidity in electrospinning and the types of receiving substrates and the structure and morphology of nano-cobweb,The results of searching for the best modification technology. SEM showed that adding 1 wt% sodium dodecylbenzene sulfonate to PVDF spinning solution, adding 30KV voltage and 25% environmental relative humidity,Under the condition that the iron yarn net is used as the receiving substrate, the nanocrystalline cobweb with high coverage rate of 97% and the best shape and structure (the diameter of filament is 20 nm and the diameter of pore is 246 nm) can be prepared.The results of air filtration test showed that PVDF/SDBS nanofiber / nano-cobweb composite membrane had excellent filtration performance at low flow rate (filtration efficiency 99.5, air resistance 66.9 Pa, cleaning method simpler and lighter).The filter material was applied to the home screen and the nanofilament membrane was prepared by reducing the thickness of the fiber membrane with high filtration efficiency and a certain transmittance (transmittance of 40%).It is shown that this kind of nano-fiber membrane can be used in household screen to filter the tiny particles in the air, and its excellent filtration performance also has a wide application prospect in other air filtration applications.
【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X51;TQ051.893

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本文編號：1711862