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醋酸纳米纤维/PP纺粘非织造布空气过滤复合材料的制备与性能研究
作者:管理员    发布于:2017-05-12 09:02:21    文字:【】【】【

  技术专论醋酸纳米纤维/PP纺粘非织造布空气过滤复合材料的制备与性能研究谭美英杨瑞华王鸿博(江南大学纺织服装学院无锡表1纺丝参数纺丝液植纺丝S睛电压纺丝速度单张膜纺丝0胴1116cm18KV0.6ml/h3h纤维得到无纺布复合材料,该材料具有两种材料的优势,既有纺粘无纺布均匀柔软、强力较高的特点,又有纳米纤维比表面积大、孔隙率高、内部连通性好的优点。本文采用静电纺丝方法,使用CA醋酸、丙酮和二基乙酰胺(3:2)配成纺丝溶液,在纺粘无纺布上接收可降解的醋酸纤维素纳米纤维。采用超高滤速滤材过滤效率试验台测试材料的过滤性能,结果表明此种复合方法能有效的提高纺粘无纺布的过滤效果,从几乎没有过滤性提高到38.1,且在很小的压力下就可达到此效果。

  纺布复合材料过滤性能本文采用CA醋酸为溶质,丙酮和二甲基乙酰胺(DMAC)(比例是3:2)(均为分析纯)为溶剂配成纺丝液,制备可再生的醋酸纤维素纳米纤维。陈艳等研究了醋酸纳米纤维膜的制备及性能表征。王银利等研究了静电纺参数对二醋酸纳米纤维直径分布的影响,探索出能够纺制直径分布在200-300nm之间的连续均匀的纳米纤维。谭英等研究醋酸纤维素功能化及其应用文中,讨论了醋酸纤维以及醋酸纳米纤维的应用。覃小红等也相应的研究了纳米纤维的过滤机理及性能,从分子结构方面分析了纳米纤维具有过滤功能的机理。本文在这些研究结果的基础上,采用静电纺醋酸纳米纤维制备醋酸/纺粘无纺布复合空气过滤材料,探索成本相对低廉、环境友好型、过滤性能好的空气过滤材料。

  1实验1.1纺丝液的制备采用醋酸纤维素片、丙酮和二甲基乙酰胺(两种溶剂的比例是3:2),配成纺丝液,用锥形瓶装好后在瓶盖周围用保鲜膜包好,防止由于在搅拌过程中水分蒸发,使得溶液的浓度不能达到实验设定的浓度。在室温下采用磁力搅拌器搅拌5个小时,终形成稳定、均匀的纺丝液。

  1.2醋酸纳米纤维的制备将静置10分钟后的纺丝液缓缓倒入20ml的注射管中,并把注射管安装在静电纺丝机器上,调整注射管与台面的高度,使之与铺放了无纺布的接收板中心在一条直线上。根据需要调整针管中心和PP无纺布布面的距离,并将高压电源的阳极接在喷丝口的毛细管上(毛细管孔径0.7mm),阴极接在接收屏上并与地线相连,根据实验需要调整电源电压,启动高压电源及注射器,进行纺丝。调整纺丝速度,直到纺丝液在喷丝口形成稳定的泰勒(Tylor)锥,纺丝稳定时开始收集纤维。

  2结果与讨论本次试验采用的纺丝参数为表1.济南纺织服装表2空气过滤性能测试结果本论文共采集8次实验纺制的无纺布膜,并进行过滤功能测试。

  测试原理:在测试滤速为5.3cm/s,测试颗粒为KCL,测试温度在21C,相对湿度是67的条件下施加给布面一定的压强,在TSI8130测试器上检测透过的测试粒子(KCL)量,用这个数据的大小表示材料的过滤功能。测试结果见表2.从中可看出纺粘无纺布上纤维较粗,分布杂乱,孔隙大,表2中编号为“1”的实验中可看出单一的无纺布过滤效果并不明显。

  醋酸纳米纤维/PP纺粘非织造布的表观图根据表2以及,并结合材料本身性能可以看出:(1)具有较低过滤性能的纺粘无纺布与静电纺纳米纤维复合后,随着测试压强的增加,过滤效率逐渐增加,由1.4提高到38.1.纺粘无纺布的制造工艺为长丝纺制法,采用的是长丝成网,具有良好的力学性能。PP纺粘布为拒水性织物,对水分子的亲和性差,回潮率低,因此在试验中加上0.5Pa的压强,其过滤性能才达到1.4,过滤性能较差。而在另一方面,醋酸纳米纤维对细微颗粒的具有良好的吸附性。PP无纺布与醋酸纳米纤维复合后,当压强增高到2Pa时,过滤百分率达到20.5,并随压强的增高可高达到38.1(大加压不超过10Pa)。

  在很小的压力下,无纺布即可具有较好的过滤性能。直径非常小的纳米纤维在无纺布上形成的数目很多的孔隙,尺寸较小的孔隙可以截获较小半径的粒子。

  验),过滤效率变化不大,但都接近27左右,而在超过6Pa后,其过滤性能迅速增加到35,再继续加压时,过滤效率可达到38.1.其过滤性的限制(达到38.1后不随压强增大而继续增加),是在相应的制造工艺的限制造成的。醋酸的浓度,纺丝时间,高压电的大小,纺丝距离的长短,实验的温湿度等条件都能影响纳米纤维与无纺布的复合效果,并终限制其过滤性能。还需要进一步优化纺丝工艺条件,从而有效提高复合材料的过滤性能。

  3结论采用CA醋酸、丙酮和二甲基乙酰胺,配成纺丝液,在纺丝液浓度为11,纺丝距离为16cm,纺丝速度为0.6ml/h,电压为18KV条件下制得纳米级的可再生醋酸纤维。

  水刺无纺布过滤性能差,在与醋酸纳米纤维复合成纤维毡时,可承受一定的压力,并且过滤性能显著提高,实现由0到38.1的提高。

  水刺无纺布产量高且价格低廉,醋酸纤维为可再生纤维,具有生物相容性,对环境的威胁也小,两者的复合,取长补短,可以达到较好的过滤功能,在实际应用中可行性较高。

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