静电纺PA6CS复合纤维膜的过滤性能研究.pdf

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1、2015年第5期产业用纺织品研究报告倡静电纺ＰＡ６／ＣＳ复合纤维膜的过滤性能研究刘雷艮韩茹（苏州经贸职业技术学院纺织服装与艺术传媒学院，苏州，２１５００８）摘要：采用自制单喷头静电纺丝设备，以聚丙烯熔喷非织造布为基布，制备静电纺聚酰胺６／壳聚糖（ＰＡ６／ＣＳ）复合纤维膜，研究了静电纺丝时间对复合膜表面形貌、孔径和过滤性能的影响。结果表明：随着静电纺丝时间增加，复合纤维膜对ＮａＣｌ气溶胶的过滤效率显著增加，过滤阻力明显增加，品质因子先增加后减小；连续纺丝９０ｍｉｎ后，复合纤维膜的过滤效率达到９９％以上。关键词：静电纺丝，聚酰胺６，壳聚糖，过滤性能中图分类号：ＴＱ３４０．６

2、４９文献标志码：Ａ文章编号：１００４－７０９３（２０１５）０５－００１５－０４４通过静电纺丝可以制备具有较大比表面积和壳聚糖，MＷ＝２×１０ｇ／ｍｏｌ，脱乙酰度８０％，表面吸附能的纳米级纤维。静电纺纤维膜具有高青岛云宙生物科技有限公司；２孔隙率和贯通的三维孔隙结构，且纤维表面残留大聚丙烯熔喷非织造布，市售，面密度为２９．４ｇ／ｍ；［１］量静电荷，这些特性使得其对粉尘具有很高的８８％甲酸，上海试剂总厂。捕集效率和较小的过滤压降，因此很适合用作空气1．2静电纺丝［２］过滤材料。但是，静电纺纤维膜的强力差，很难在室温条件下，将一定量的ＰＡ６树脂颗粒和满足过滤时的压力要求，因此

3、常与非织造基布复合ＣＳ粉末经ＪＢ-９０-３型定时恒温磁力搅拌器充分搅［３-５］来增加其力学性能。拌溶解于８８％甲酸中，配成质量分数为１５％的静壳聚糖（ＣＳ）是一种无毒无害的天然抗菌材电纺丝溶液，其中壳聚糖占１％。料，可以较好地抑制粉尘表面携带的细菌和微生静电纺丝设备如图１所示。先将聚丙烯熔喷物，但是较难进行静电纺丝；而聚酰胺６（ＰＡ６）可非织造布固定在金属接收屏表面，然后将纺丝液注纺性好，其静电纺纤维的直径可达１００ｎｍ以下。入５ｍＬ玻璃注射管中（针头内径为０．４５ｍｍ），连本文采用自制单喷头静电纺丝设备，以聚丙烯熔喷续静电纺丝１５～９０ｍｉｎ，获得复合纤维滤料试样；非

4、织造布为基布，制备了静电纺ＰＡ６／ＣＳ纳米复将纺得的试样在室温下放置２４ｈ后再进行各项测合纤维膜，并研究了该复合纤维膜的表面形态、孔试。纺丝工艺参数为：纺丝电压１５ｋＶ，喷丝头与隙结构及其对ＮａＣｌ气溶胶的过滤性能。接收屏之间的距离１５ｃｍ，纺丝液流量０．０６ｍＬ／ｈ，接收屏转速１８．８ｃｍ／ｓ。１实验部分1．1材料ＰＡ６树脂颗粒，上海百灵威化学技术有限公司；倡苏州经贸职业技术学院自然一般基金项目（ＪＭＹ２１３０３）收稿日期：２０１４－０９－２６作者简介：刘雷艮，女，１９７９年生，讲师。主要研究方向为高技术纤维的开发与应用。图１静电纺丝设备示意—１５—研究报告产业用纺织

5、品总第313期1．3性能测试面ＳＥＭ照片。１．３．１形态结构图２（ｂ）是过滤后聚丙烯熔喷非织造布的表面采用Ｓ-４８００型扫描电子显微镜记录过滤前后形貌，表面未见ＮａＣｌ颗粒残留；图２（ｅ）是过滤后复合纤维膜的表面形貌，加速电压１５ｋＶ，发射电静电纺丝９０ｍｉｎ复合纤维膜的表面形貌，可见表流１０．５ｍＡ。采用ＨＪ２０００通用图像分析软件计算面吸附了较多的ＮａＣｌ颗粒；图２（ｃ）和图２（ｄ）分纤维直径，并统计其分布情况，每一试样测试纤维别是过滤前静电纺丝１５和９０ｍｉｎ复合纤维膜的１００根左右。表面形貌，可以看到静电纺丝１５ｍｉｎ复合纤维膜１．３．２过滤性能的静电纺纤维层较

6、薄，基布纤维仍然可见，而静电采用ＴＳＩ８１３０型全自动过滤测试仪（美国明尼纺丝９０ｍｉｎ复合纤维膜的静电纺纤维层能较好地苏达州ＴＳＩ有限公司）测试试样的过滤效率和过滤覆盖基布纤维，但是分布不均匀。阻力。ＮａＣｌ气溶胶质量中值直径为２６０ｎｍ，数量聚丙烯熔喷非织造布的纤维直径为（２．１±中值直径为７５ｎｍ，几何标准偏差不超过１．８３，气０．７３）μｍ，平均孔径为１０．３μｍ，最大孔径为１１．９μｍ，流流量为（８５±０．２）Ｌ／ｍｉｎ，每组试样分别测试最小孔径为９．５８μｍ；而静电纺ＰＡ６／ＣＳ纤维的直５次，取平均值。径为（８８±１０．１）ｎｍ，静电纺丝９０ｍｉｎ复合纤维膜

7、１．３．３孔径的平均孔径为４．３５μｍ，最大孔径为９．１８μｍ，最采用Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ３Ｇ孔径分析测试仪（美国康塔小孔径为３．８３μｍ。这说明在非织造基布上复合公司）测试试样的孔径大小及其分布，每组试样分静电纺纳米纤维层能明显降低材料的孔径，但分布别测试３次，取平均值。均匀性差，导致孔径分布范围宽。2．2过滤性能２结果与分析根据经典纤维过滤理论，纤维过滤材料主要通过拦截效应、惯性效应、布朗扩散、重力沉降和静电2．1表面形貌捕获５种方式捕集空气中的微粒，微粒被捕集是几［６］图２为各试样过滤ＮａＣｌ气溶胶颗粒前后的表种机理共同作用的结果。过