靜電紡纖維的形態(tài)及排列與膜的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系.pdf

1、本課題主要以聚砜（PSU）為溶質(zhì)，以DMF和丙酮（1：9）為溶劑，制成PSU混合紡絲液，同時通過加入不同直徑SiO2顆粒以及與聚酰胺6復(fù)合，采用平行排列多噴頭紡絲機進(jìn)行靜電紡絲，制備具有不同直徑纖維組合、納米級纖維/納米微球復(fù)合的靜電紡纖維膜，并對復(fù)合纖維膜的結(jié)構(gòu)、孔徑及孔隙率、透氣性能、力學(xué)性能以及過濾性能等進(jìn)行研究與分析，比較各種結(jié)構(gòu)復(fù)合纖維膜的品質(zhì)因子，分析纖維形態(tài)、排列與膜的結(jié)構(gòu)及性能的關(guān)系。
　　靜電紡PSU粗細(xì)復(fù)合纖維

2、膜的結(jié)構(gòu)及性能：利用平行排列多噴頭紡絲機與嵌套針管可以同時制備不同直徑的纖維構(gòu)成的多孔纖維膜。實驗所制備的四種纖維膜中含細(xì)直徑纖維的比例為：PSU-18>PSU-18-22>PSU-22-18>PSU-22。粗/細(xì)復(fù)合多孔纖維膜PSU-18-22和PSU-22-18的透氣率、力學(xué)性能、孔徑及孔隙率均大于PSU-18、小于PSU-22；PSU-18纖維膜的過濾效率高，但壓降較大，PSU-22纖維膜過濾效率??；PSU-18-22和PSU-2

3、2-18兩種粗/細(xì)復(fù)合膜的過濾效率達(dá)到99%以上，同時壓降較小。經(jīng)過計算，PSU-18、PSU-18-22、PSU-22-18和PSU-22纖維膜的品質(zhì)因子分別為0.0066、0.0067、0.0069和0.0061，因此粗/細(xì)纖維復(fù)合多孔靜電紡PSU纖維膜的性能優(yōu)于單一直徑的纖維膜。
　　靜電紡PSU-20/SiO2微球納米纖維膜的結(jié)構(gòu)及性能：在紡絲液中加入直徑300nm及900nm的SiO2微球以期通過調(diào)整膜的孔隙結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步

4、改善PSU纖維膜的過濾性能。研究結(jié)果表明：隨著微球質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合纖維膜的力學(xué)性能和過濾性能先降低再逐漸提高，孔徑及空隙率和透氣性能則先提高再降低。根據(jù)以上研究結(jié)果，PSU-22-18及加入300nm的SiO2微球的復(fù)合纖維膜過濾性能較好?？刂拼旨?xì)纖維比例為2：1，同時與質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為4%的300nm微球復(fù)合制備復(fù)合纖維膜，其孔徑、孔隙率和透氣性較PSU纖維膜大，力學(xué)性能和過濾性能則比聚砜原樣小；隨著厚度的增加，纖維膜的品質(zhì)因子先減

5、小后增大。
　　相同微球質(zhì)量百分?jǐn)?shù)條件下，PSU-900 SiO2復(fù)合纖維膜的品質(zhì)因子為0.0086，明顯低于 PSU-300 SiO2復(fù)合纖維膜的品質(zhì)因子（0.0128）；相同厚度條件下， PSU-22-18/300 SiO2-4三組分復(fù)合纖維膜的品質(zhì)因子為0.0079，因此加入300nm SiO2微球制得的復(fù)合纖維膜對對過濾性能的改善效果更好。
　　靜電紡PSU/聚酰胺6復(fù)合納米纖維膜的結(jié)構(gòu)及性能：PSU纖維膜復(fù)合不同厚

6、度的靜電紡聚酰胺6纖維層，隨聚酰胺6纖維層厚度的增加，復(fù)合膜的孔徑、透氣性能變小，孔隙率和力學(xué)性能基本不變，過濾效率提高，但是壓降也增加，比較PSU纖維膜復(fù)合不同厚度聚酰胺6纖維層后的品質(zhì)因子發(fā)現(xiàn)，在PSU纖維膜表面再紡制1h的聚酰胺6纖維層后的過濾性能最好，品質(zhì)因子達(dá)到0.0181。
　　比較粗細(xì)纖維復(fù)合、加入微球以及與聚酰胺6纖維膜/網(wǎng)復(fù)合三種不同結(jié)構(gòu)纖維膜的過濾性能，在PSU濃度為20wt%紡絲液中加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%300