駐極聚醚酰亞胺-二氧化硅納米纖維膜在空氣過(guò)濾中的應(yīng)用.pdf

1、隨著工業(yè)化進(jìn)程的深入和快速發(fā)展，排放到大氣中的粉塵顆粒物急劇增加，其中 PM2.5（粒徑小于2.5μm的顆粒污染物）會(huì)對(duì)人類(lèi)的健康造成嚴(yán)重的傷害，其被吸入人體后會(huì)直接進(jìn)入支氣管，引發(fā)哮喘、支氣管炎、塵肺和心血管病等疾病，這是造成我國(guó)肺癌患者急劇增加的主要原因之一。此外， PM2.5還會(huì)導(dǎo)致霧霾天氣頻發(fā)和霧中有毒有害物質(zhì)濃度的大幅增加，影響人們的正常出行并對(duì)動(dòng)植物的正常生長(zhǎng)造成嚴(yán)重危害。因此，設(shè)計(jì)和制備能有效降低空氣中顆粒污染物的過(guò)濾材料

2、是一項(xiàng)關(guān)乎民生健康、國(guó)家和諧發(fā)展的重大課題。傳統(tǒng)的熔噴非織造駐極材料經(jīng)過(guò)駐極處理，表面帶上電荷使其具有較高的過(guò)濾效率，但其電荷穩(wěn)定性易受環(huán)境影響，且電荷衰減速率較快，過(guò)濾效率隨之大幅下降。此外，駐極過(guò)程作為一項(xiàng)必須的后處理工藝也在一定程度上增加了生產(chǎn)成本。為了克服上述熔噴駐極過(guò)濾材料存在的問(wèn)題，本課題采用性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)駐極體，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)一步制備電荷穩(wěn)定性強(qiáng)且具有高過(guò)濾效率和低空氣阻力的靜電紡/駐極體復(fù)合纖維膜材料。
　　本課

3、題采用靜電紡絲技術(shù)，首先以聚醚酰亞胺（PEI）為原料， DMF/NMP=1/1（wt/wt）為溶劑（DMF為N,N-二甲基甲酰胺，NMP為 N-甲基吡咯烷酮），制備出不同濃度的PEI纖維膜，并采用 FE-SEM、強(qiáng)力拉伸儀和 LZC-H過(guò)濾性能測(cè)試臺(tái)等對(duì)纖維膜的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征，確定了PEI的質(zhì)量濃度為20％；其次在20％的PEI溶液中分別加入固含量為6％的勃姆石（Boehmite）、二氧化硅（SiO2）、氮化硅（Si3N4）、鈦酸鋇

4、（BaTiO3）四種駐極體。駐極體的加入使靜電紡纖維膜帶上大量空間電荷，使其過(guò)濾效率有較大的提高，同時(shí)結(jié)合可紡性、過(guò)濾性能、表面電荷衰減性能、熱釋電性能，確定了最佳的駐極體材料為SiO2。最后考察了SiO2添加量對(duì)PEI-SiO2復(fù)合纖維膜形貌結(jié)構(gòu)、孔徑結(jié)構(gòu)、過(guò)濾性能、表面潤(rùn)濕性的影響。結(jié)果表明：當(dāng) SiO2固含量為6％時(shí)，其過(guò)濾效率最大為95.20％，壓阻為11.7Pa（空氣流量為32L/min）；并且復(fù)合纖維膜與水的接觸角達(dá)到152

5、o，與商品化的熔噴聚丙烯（PP）膜相比表現(xiàn)出更好的自清潔性。
　　此外還研究了纖維克重和空氣流量對(duì)纖維膜過(guò)濾性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著克重的增加，PEI-SiO2復(fù)合纖維膜過(guò)濾效率增加；隨著空氣流量的增加，復(fù)合纖維膜過(guò)濾效率略有降低；同時(shí)，PEI-SiO2復(fù)合纖維膜在200℃高溫下處理30min過(guò)濾效率幾乎不變，其過(guò)濾效率為99.99％，而商品化PP纖維膜在180℃處理30min后，其過(guò)濾效率接近0。上述研究表明，PEI-SiO2復(fù)合纖