PSA納米纖維復(fù)合濾材的制備和性能研究.pdf

1、隨著社會化和工業(yè)化的發(fā)展，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，尤其是大氣污染嚴(yán)重的危害了人類身體健康。目前主要采用聚苯硫醚（PPS）纖維、聚四氟乙烯（PTFE）纖維、芳綸和玻璃纖維等耐高溫濾材作為工業(yè)過濾器的芯材，這些濾材的市場份額主要受國外企業(yè)壟斷和控制。
　　但聚砜酰胺（PSA）纖維的出現(xiàn)打破了這一被動的局面，PSA是由我國自主研發(fā)的一種高性能纖維，在250℃高溫下可以長期工作。納米纖維以其直徑細(xì)、比表面積大、孔徑小的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于高效空

2、氣過濾領(lǐng)域，所以本文將采用靜電紡絲法制備PSA納米纖維。前人對PSA納米纖維的研究多集中于紡絲工藝對纖維成形形貌的影響，而環(huán)境濕度對纖維成形工藝的影響、PSA纖維形貌與結(jié)構(gòu)對PSA納米纖維復(fù)合濾材過濾性能的影響及PSA纖維與基布的結(jié)合性能的關(guān)注較少。本課題采用靜電紡絲技術(shù)，首先以PSA為原料，N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）為溶劑，通過調(diào)整環(huán)境濕度、紡絲液濃度及紡絲工藝參數(shù)制備了不同結(jié)構(gòu)和性能的纖維膜；并以PSA無紡布作為納米纖維膜的支

3、撐層，制備耐高溫空氣過濾用復(fù)合濾材，探討了熱壓工藝對PSA纖維膜/基布結(jié)合性能與過濾性能的影響。
　?。?） PSA納米纖維膜紡絲工藝的探討：采用掃描電子顯微鏡、單纖強(qiáng)力拉伸儀等對纖維膜的結(jié)構(gòu)形貌和性能進(jìn)行了表征。研究表明，當(dāng)環(huán)境濕度≤30％時，制備的纖維形貌良好、粗細(xì)均勻、纖維分布均勻。優(yōu)化了紡絲液濃度和紡絲工藝，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓為25 Kv、接收距離為16 cm時，9 wt%-PSA、10 wt%-PSA纖維形貌良好、粗細(xì)不勻率較低

4、及纖維膜強(qiáng)度較大。
　?。?）PSA納米纖維膜結(jié)構(gòu)和性能的研究：采用掃描電子顯微鏡、單纖強(qiáng)力拉伸儀與綜合性能測試臺等對纖維膜的結(jié)構(gòu)形貌和應(yīng)用性能進(jìn)行了表征。研究了紡絲時間對纖維膜孔隙結(jié)構(gòu)以及過濾性能的影響。研究表明，當(dāng)紡絲時間≥2h時，制備的PSA納米纖維膜的孔徑大小在0.3μm左右。隨著紡絲時間的延長，纖維膜的厚度和面密度逐漸增加，孔隙率先急劇降低，后趨于平緩，在紡絲時間為23 h時達(dá)到82%左右。確定了最佳紡絲時間和最佳紡絲液

5、濃度，當(dāng)紡絲時間為23 h時，9 wt%-PSA納米纖維膜的性能最優(yōu)，其過濾效率、過濾壓降和質(zhì)量因數(shù)分別為99.958%、792 Mpa和9.81×10-3。
　?。?） PSA納米纖維膜的復(fù)合及性能研究：研究了熱壓處理及熱壓溫度對纖維膜孔隙結(jié)構(gòu)、復(fù)合濾材斷面結(jié)構(gòu)和過濾性能的影響。結(jié)果表明，熱壓處理后纖維膜孔隙率由82%減小至69%。當(dāng)熱壓溫度為120℃時，復(fù)合濾材結(jié)合性能與過濾性能最佳，過濾效率、過濾壓阻和纖維膜質(zhì)量因數(shù)分別為9