基于水溶性聚合物PVA交联改性的纳米纤维基PM2.5过滤材料制备

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1、分类号TS102.54学校代码10495ＵＤＣ677密级硕士学位论文基于水溶性聚合物PVA交联改性的纳米纤维基PM2.5过滤材料制备作者姓名：任倩学号：1515073004指导教师：刘延波教授学科门类：工学专业：纺织材料与纺织品设计研究方向：静电纺丝技术原理及应用完成日期：二零一八年三月WuhanTextileUniversityM.E.DissertationPreparationofNanofiber-basedPM2.5FilterMediabasedonWater-solublePolymerPVAMembraneModifiedbyCross

2、linkingCandidate：RenQianSupervisor：Prof.LiuYan-boTime:March2018独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，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成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解武汉纺织大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权武汉纺织大学可以将学位论文的全部或

3、部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要目前，用于防霾的高效和超高效空气过滤材料一般由静电驻极熔喷非织造布和静电纺纳米纤维材料制备而成，但是静电驻极熔喷非织造布的过滤效果会随环境温湿度而发生变化，造成过滤效果不稳定，而且静电会对人体带来一定危害。静电纺纳米纤维膜因比表面积大、孔隙率高、制备简易等优点已被商业化应用在工业气体过滤，但是非水溶性聚合物在静

4、电纺丝过程中涉及到有机溶剂的收集和回收处理问题，带来环境污染或成本提高。水溶性聚合物电纺膜环保无毒、可生物降解，是制备空气过滤材料特别是PM2.5防护口罩的较好选择，但所含大量羟基在潮湿环境极易水解或溶胀，造成过滤效率极不稳定，因此需对其进行抗水解改性处理。针对现有空气过滤材料存在的问题，选用水溶性PVA并分别利用PAA、GA和SS对其进行共混交联改性，提高耐水解和耐湿溶胀性能。本文采用多针头静电纺丝技术制备了PVA/PAA、PVA/GA和PVA/SS三种PVA共混改性电纺膜，经热交联处理后与传统非织造基材进行组合，并对所得电纺膜及其复合滤材的形貌、结

5、构、过滤性能和耐水解性能等进行了表征。研究发现，在各自的最佳工艺参数下，PVA/PAA、PVA/GA和PVA/SS三种PVA共混改性电纺膜的纳米纤维直径和分布分别为181.66nm/15.61%、116.99nm/15.09%和168.43nm/16.02%，孔径分布分别为501.7nm～1072.3nm（平均孔径951.7nm），233nm～692.7nm（平均孔径527nm），和378.1nm～742.1nm（平均孔径689.7nm），过滤效率/过滤阻力分别为99.477%/88Pa、99.166%/90Pa和98.607%/85Pa。在160℃的

6、最佳热处理温度下，上述三种PVA交联改性电纺膜在85℃水中浸泡3h以后的热水失重率分别为0.13%、0%和3.65%，而室温下水中浸泡3h的冷水失重率均为0%。本课题开发出的PVA纳米纤维基复合滤材具有环保无毒、高效低阻、耐水解、抗溶胀的特性，可用于PM2.5防护、病毒防护、花粉防护、粉尘防护等个人护理和医疗防护、劳动保护以及工业气体过滤、发动机气体过滤、洁净室空气过滤、空气净化器、室内新风系统以及防霾窗纱等高端空气过滤材料。关键词：静电纺；PVA；交联改性；抗水解；空气过滤研究类型：应用研究AbstractAtpresent,high-efficie

7、ncyandultra-high-efficiencyairfiltermaterialsforanti-hazearegenerallypreparedbyelectrostaticelectretmelt-blownnonwovenfabricsandelectrospinningnanofibermaterials.Butthefilteringeffectofelectrostaticelectretmelt-blownnonwovenfabricswillchangewithambienttemperatureandhumiditywhich

8、wouldcauseunstablefilteringeffects,andstaticele