纳米纤维多孔膜的制备及其在空气过滤中的应用

《纳米纤维多孔膜的制备及其在空气过滤中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10255学号：2130278东华大学硕士学位论文纳米纤维多孔膜的制备及其在空气过滤中的应用PreparationandCharacterizationofCompositePorousNanofibrousMembranesforAirFiltration学科专业：材料学学生姓名：汪策指导教师：王雪芬教授完成时间：2015年12月东华大学材料科学与工程学院（MaterialsScience&Engineering,DonghuaUniversity)东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作

2、所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指

3、导教师签名：日期：年月日日期：年月日东华大学汪策硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注邵惠丽教授答辩委员会主席东华大学黄卫教授答辩委员会委员上海交大查刘生教授答辩委员会委员东华大学陈惠芳教授答辩委员会委员东华大学龚静华高级工程师答辩委员会委员东华大学李耀刚教授答辩委员会委员上海教育评估院马禹副教授答辩委员会委员东华大学韩谨潞答辩委员会秘书东华大学东华大学硕士学位论文纳米纤维多孔膜的制备及其在空气过滤中的应用纳米纤维多孔膜的制备及其在空气过滤中的应用摘要随着我国工业化的发展，空气污染日益严重。空气污染对人类及其生存环境造成严重的危害。尺寸小于2.5μm的悬浮颗粒是对人体呼

4、吸道及肺外器官造成危害的主要诱因，并且是空气污染的最主要来源之一。因此为了给我国人民带来良好的生存环境，制备出能有效的降低空气中极小污染颗粒的过滤材料是至关重要的。传统微米级纤维无纺布具有较多的性能缺陷：空气过滤效率较低，能耗高，不能够过滤掉大部分的小颗粒。为了克服这一问题，本课题采用静电纺丝法一步制备出具有多级结构的高空气过滤性能的纳米纤维膜材料，并对其结构和性能进行表征。采用静电纺丝技术制备出了聚苯乙烯（PS）超细纤维、PS/多壁碳纳米管（MWCNTs）复合纳米纤维，并对其纤维形态结构、直径大小及空气过滤性能进行了表征。通过PS纺丝溶液浓度变化调控制备纯PS纤维多孔膜，并通过在PS

5、纺丝液中添加不同含量MWCNTs调控纤维形态结构。SEM结果表明PS/MWCNTs复合纤维表面形成“褶皱”型和“山峰”型纳米级突起，增加了复合纤维表面的粗糙度，且纤维直径明显降低。空气过滤性能测试结果发现这种多级结构使复合膜的过滤效率相比光滑的纯PS纳米纤维膜大幅增加，过滤性能得到明显改善。在85L/min气流速度下，PS/MWCNTs复合膜过滤效率高达99.95%，空气阻力为374.6Pa。选择尺寸较粗的微米级PS纤维（~2μm）和相对较细的纳米级PS/MWCNTs复合纤维（~800nm）进行混纺，调复合膜堆积密度可使得混纺膜空气阻力降为235.4Pa，而仍能保持高的过滤效率（99.

6、68%）。采用静电纺丝技术制备出了聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维/纳米蛛网多级结构的复合纤维膜，并对其纤维和蛛网形态结构及空气过滤性能进行了表征。通过探索添加剂的种类、电纺中环境湿度和接收基底种类与纳米蛛网结构形态之间的关系，寻找最优的改性工艺。SEM的结果表明PVDF纺丝溶液中添加1wt%的十二烷基苯磺酸钠（SDBS），施加30KV的电压和25%的环境相对湿度，并以铁纱网作为接收基底的条件下能够制备出高覆盖率（97%），形态结构最好（纤丝直径为20nm，孔直径为246nm）的纳米蛛网。空气过滤性能测试结果发现PVDF/SDBS纳米纤维/纳米蛛网复合膜在低流速条件下具有优越的过滤性能（

7、过滤效率为99.5%，空气阻力为66.9Pa），清洁方法简单和更加轻薄的特性。将这种过滤材料运用在家用纱窗上，通过降低纤维膜厚度制备出了，高过滤效率（>95%）具有一I东华大学硕士学位论文纳米纤维多孔膜的制备及其在空气过滤中的应用定透光性（透光率>40%）的纳米纤维膜。表明了这种纳米纤维膜可以运用在家用纱窗中来过滤空气中极小的污染颗粒，并且其优越的过滤性能在其他空气过滤的应用中也有广泛的应用前景。关键词：静电纺丝，空气过滤，纳米纤维，聚苯乙烯，