本文選題：靜電紡絲　切入點(diǎn)：空氣過(guò)濾　出處：《東華大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展,空氣污染日益嚴(yán)重。空氣污染對(duì)人類(lèi)及其生存環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。尺寸小于2.5μm的懸浮顆粒是對(duì)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(lái)源之一。因此為了給我國(guó)人民帶來(lái)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(guò)濾材料是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)微米級(jí)纖維無(wú)紡布具有較多的性能缺陷:空氣過(guò)濾效率較低,能耗高,不能夠過(guò)濾掉大部分的小顆粒。為了克服這一問(wèn)題,本課題采用靜電紡絲法一步制備出具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的高空氣過(guò)濾性能的納米纖維膜材料,并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。采用靜電紡絲技術(shù)制備出了聚苯乙烯(PS)超細(xì)纖維、PS/多壁碳納米管(MWCNTs)復(fù)合納米纖維,并對(duì)其纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)、直徑大小及空氣過(guò)濾性能進(jìn)行了表征。通過(guò)PS紡絲溶液濃度變化調(diào)控制備純PS纖維多孔膜,并通過(guò)在PS紡絲液中添加不同含量MWCNTs調(diào)控纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)。SEM結(jié)果表明PS/MWCNTs復(fù)合纖維表面形成“褶皺”型和“山峰”型納米級(jí)突起,增加了復(fù)合纖維表面的粗糙度,且纖維直徑明顯降低�？諝膺^(guò)濾性能測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種多級(jí)結(jié)構(gòu)使復(fù)合膜的過(guò)濾效率相比光滑的純PS納米纖維膜大幅增加,過(guò)濾性能得到明顯改善。在85L/min氣流速度下,PS/MWCNTs復(fù)合膜過(guò)濾效率高達(dá)99.95%,空氣阻力為374.6Pa。選擇尺寸較粗的微米級(jí)PS纖維(~2μm)和相對(duì)較細(xì)的納米級(jí)PS/MWCNTs復(fù)合纖維(~800 nm)進(jìn)行混紡,調(diào)復(fù)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(guò)濾效率(99.68%)。采用靜電紡絲技術(shù)制備出了聚偏氟乙烯(PVDF)納米纖維/納米蛛網(wǎng)多級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維膜,并對(duì)其纖維和蛛網(wǎng)形態(tài)結(jié)構(gòu)及空氣過(guò)濾性能進(jìn)行了表征。通過(guò)探索添加劑的種類(lèi)、電紡中環(huán)境濕度和接收基底種類(lèi)與納米蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)之間的關(guān)系,尋找最優(yōu)的改性工藝。SEM的結(jié)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(duì)濕度,并以鐵紗網(wǎng)作為接收基底的條件下能夠制備出高覆蓋率(97%),形態(tài)結(jié)構(gòu)最好(纖絲直徑為20nm,孔直徑為246nm)的納米蛛網(wǎng)�？諝膺^(guò)濾性能測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)PVDF/SDBS納米纖維/納米蛛網(wǎng)復(fù)合膜在低流速條件下具有優(yōu)越的過(guò)濾性能(過(guò)濾效率為99.5%,空氣阻力為66.9Pa),清潔方法簡(jiǎn)單和更加輕薄的特性。將這種過(guò)濾材料運(yùn)用在家用紗窗上,通過(guò)降低纖維膜厚度制備出了,高過(guò)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(yùn)用在家用紗窗中來(lái)過(guò)濾空氣中極小的污染顆粒,并且其優(yōu)越的過(guò)濾性能在其他空氣過(guò)濾的應(yīng)用中也有廣泛的應(yīng)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(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：X51;TQ051.893

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本文編號(hào)：1711862