柔性SiO2納米纖維的制備及其在分離領(lǐng)域的應(yīng)用.pdf

1、隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，空氣污染問題正越來越受到國(guó)人的關(guān)注，冶金、鋼鐵、發(fā)電等行業(yè)所產(chǎn)生高溫?zé)焿m(600～1000℃)大量隨意排放，造成了PM2.5（空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5μm的顆粒物）空氣污染，會(huì)誘發(fā)哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾病，嚴(yán)重危害了國(guó)民的身心健康和生態(tài)環(huán)境，因此，對(duì)高溫?zé)焿m進(jìn)行有效的過濾勢(shì)在必行，具有重大的意義。
　　傳統(tǒng)的有機(jī)高分子過濾材料大多只能針對(duì)300℃左右的中低溫過濾，使用前需先對(duì)

2、高溫?zé)焿m進(jìn)行降溫處理，造成了一定的能源浪費(fèi)?，F(xiàn)如今逐漸發(fā)展起來的耐高溫?zé)o機(jī)陶瓷纖維過濾材料可以解決這一問題，但它們的直徑一般較粗，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)直徑小于2.5μm煙塵顆粒的有效攔截。無機(jī)氧化物納米纖維因其優(yōu)異的耐高溫性能，納米數(shù)量級(jí)的纖維直徑，可實(shí)現(xiàn)對(duì)納米尺寸顆粒的有效過濾，在高溫過濾領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。靜電紡絲作為一種可以直接、連續(xù)制備納米纖維的方法，可廣泛用于無機(jī)納米纖維的制備。然而現(xiàn)如今靜電紡無機(jī)納米纖維的種類很多，但普遍存在的脆

3、性大，強(qiáng)度差的缺陷，這極大地限制了其應(yīng)用的范圍。
　　本課題采用靜電紡絲技術(shù)，以正硅酸乙酯(TEOS)為硅源，聚乙烯醇為聚合物模板，結(jié)合溶膠凝膠法和高溫煅燒技術(shù)，制備了具有良好柔性、機(jī)械強(qiáng)度以及熱穩(wěn)定性的二氧化硅納米纖維膜，并首次將纖維膜用于超精細(xì)顆粒過濾。通過改變前驅(qū)體纖維組成和煅燒工藝，輔助以FE-SEM、TG、KES、BET等分析測(cè)試手段，對(duì)二氧化硅納米纖維膜的表觀形貌、機(jī)械性能、孔隙結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了表征和調(diào)控，將其用于過濾粒徑

4、在300～500nm的氣溶膠。測(cè)試結(jié)果顯示纖維膜的過濾效率可達(dá)99.99％（阻力僅為163Pa）?；诙趸枥w維材料表現(xiàn)出來的優(yōu)異性能，可望實(shí)現(xiàn)在高溫過濾領(lǐng)域的特效應(yīng)用。
　　此外，為了進(jìn)一步提升二氧化硅納米纖維膜(SNF)的性能，探究其在其他方面的潛在應(yīng)用，本課題采用自主合成的含氟聚氨酯(FPU)對(duì)纖維膜進(jìn)行了表面修飾，制備了SNF/FPU纖維膜。將二氧化硅纖維膜浸沒于FPU溶液中（溶劑為DMF），10分鐘后取出并烘干，使FP

5、U均勻地涂覆在纖維膜的表面，最后對(duì)SNF/FPU纖維膜的各項(xiàng)性能進(jìn)行了表征。分析結(jié)果表明，經(jīng)表面修飾后，纖維膜的機(jī)械強(qiáng)度有了明顯的提升。與此同時(shí)，修飾后的纖維膜還表現(xiàn)出了良好的防水透氣性能，其水接觸角可達(dá)到147°，油接觸角達(dá)到125°，且具有較大纖維直徑的纖維膜(SNF4)經(jīng)低濃度FPU（1wt％）修飾后就能表現(xiàn)出良好的耐靜水壓(13.5kPa)，透氣性能（54.1mm/s），以及相對(duì)較高的機(jī)械強(qiáng)度(15.2MPa)，顯示出了良好的氣