靜電紡pa66和pva納米纖維的制備

由于pp-p的三維結(jié)構(gòu)，許多用作空氣過(guò)濾材料，因此pp-s型材料通?？梢赃^(guò)濾0.053m之間的空氣粒徑。采用PA66為紡絲原料，以聚乙烯醇為輔料，采用不同的基材作為對(duì)比，通過(guò)調(diào)整紡絲工藝參數(shù)，以此來(lái)研究不同紡絲液、不同基材對(duì)過(guò)濾效率的影響。1試驗(yàn)部分1.1科技股份有限公司、dmf、熔噴布、無(wú)紡布原料：PA66（遼寧優(yōu)纖科技有限公司）、PVA1799（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）、DMF（南通潤(rùn)豐石油化工有限公司）、去離子水（自制）、熔噴布（自制）、無(wú)紡布（云南佳特布業(yè)制造有限公司）。儀器：攪拌器、燒杯、自制的帶有針頭的靜電紡絲機(jī)器、濾料綜合性能測(cè)試平臺(tái)（LZC-K1）。1.2靜電紡絲設(shè)備配置(1）配制不同濃度的PA66紡絲液。稱取一定量的PA66粉末置于干燥燒杯內(nèi)，然后加入適量的DMF溶液，在常溫下攪拌6h，得到不同濃度的PA66紡絲液，備用。(2）配制不同濃度的PVA紡絲液。稱取一定量的PVA1799置于干燥燒杯內(nèi)，加入去離子水，用攪拌器在85℃下攪拌2h，攪拌器頻率80r/min，得到不同濃度的PVA紡絲液，備用。(3）靜電紡絲。分別將配置好的2種紡絲液取10ml置于靜電紡絲設(shè)備上紡絲，如圖1所示，并設(shè)置紡絲電壓、紡絲速度、紡絲濃度，見表1和表2。將PA66或PVA紡絲在熔噴布或無(wú)紡布上得到靜電紡絲復(fù)合材料。1.3納米纖維的sem分析(1）掃描電鏡采用掃描電鏡對(duì)所制備的復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)，觀察靜電紡絲出的納米纖維。隨機(jī)裁取符合檢測(cè)要求的試樣進(jìn)行觀察，得到納米纖維的SEM圖。(2）過(guò)濾效率采用LZC-K1濾料綜合性能測(cè)試平臺(tái)，介質(zhì)為NaCl和DEHS，粒徑范圍是0.33～0.36μm。2結(jié)果與討論2.1紡織液的濃度對(duì)纖維形狀的影響圖2和圖3為不同濃度下進(jìn)行紡絲后的SEM圖?？梢钥闯?，不同濃度的紡絲液所制備纖維的直徑光滑且分布較為均勻2.2度增加時(shí)，各孔隙率圖4為不同濃度下紡絲纖維的孔隙率分布。由圖4可知，隨著紡絲液濃度的提升，纖維之間的孔隙分布有所不同。當(dāng)紡絲液濃度增加時(shí)，孔隙率也在增大，從1.83～1.74μm之間占比72.8%升到9.45～9.56μm之間占比96.98%。其原因在于隨著紡絲液濃度的增加，紡絲液的黏度增大，不足以克服靜電場(chǎng)力做拉伸運(yùn)動(dòng)，且在濃度較高時(shí)，溶劑含量少，揮發(fā)后溶質(zhì)沒(méi)有足夠時(shí)間在紡絲板與針頭之間做拉伸，兩種情況共同作用，導(dǎo)致纖維直徑大，纖維之間空隙大，比表面積小。2.3紡絲液濃度對(duì)纖維細(xì)度的影響表3為紡絲液濃度對(duì)復(fù)合材料過(guò)濾性能的影響，從表3可以看出：隨著紡絲液濃度的增加，復(fù)合材料的過(guò)濾效率也在增加，但當(dāng)PA66濃度超過(guò)11%時(shí)，過(guò)濾效率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。原因在于濃度小于11%時(shí)，隨著紡絲液濃度的增加，液體被拉伸成細(xì)小纖維，直徑小，表面積大，所以能攔截較多微小顆粒；當(dāng)紡絲液濃度超過(guò)11%時(shí)，一方面紡絲液濃度過(guò)大，黏度大，表面張力增大，紡絲液的分裂能力減小，會(huì)出現(xiàn)纖維直徑較大；另一方面，紡絲液濃度增大，即溶液內(nèi)的溶劑含量減少，溶劑在高溫下?lián)]發(fā)后，溶質(zhì)沒(méi)有充分時(shí)間在靜電場(chǎng)力的作用下進(jìn)行拉伸，同樣會(huì)使纖維直徑變大。綜合以上原因，在溶液濃度高時(shí)，纖維直徑大，比表面積減少，空隙變大，導(dǎo)致攔截顆粒物的能力下降，過(guò)濾效果呈下降趨勢(shì)。2.4復(fù)合過(guò)濾材料為探討紡絲液濃度及基材種類對(duì)復(fù)合材料過(guò)濾性能的影響，紡絲液通過(guò)靜電紡絲在自制的熔噴布基材上和無(wú)紡布上。表4為不同種類及不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的紡絲液所制備的復(fù)合過(guò)濾材料對(duì)NaCl及DEHS顆粒的過(guò)濾效率及阻力的測(cè)試結(jié)果。從表4可以看出，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的紡絲液所制備出的復(fù)合過(guò)濾材料，其過(guò)濾效率有差異。其中，同種原料在不同的基材上進(jìn)行紡絲，過(guò)濾效率及阻力均有所不同，原因有兩個(gè)方面：(1）基材自身的過(guò)濾效率及阻力不相同，無(wú)紡布的過(guò)濾效率比熔噴布低，因?yàn)闊o(wú)紡布自身纖維之間空隙大，過(guò)濾效率和阻力要比熔噴布低，所以用無(wú)紡布為基材進(jìn)行紡絲，所得復(fù)合過(guò)濾材料的過(guò)濾效率和阻力要比以熔噴布為基材的低。(2）由于不同濃度的紡絲液，所得到纖維的直徑不同，纖維之間的連接緊密度不同，導(dǎo)致紡絲纖維層與層之間的孔隙大，使得粒徑稍小的微粒直接通過(guò)紡絲纖維之間的孔隙逸出而未被攔截。此外從表4可以看出，不同紡絲液在同種基材上的過(guò)濾效率同樣有所不同。PA66與PVA兩種紡絲液在熔噴布（無(wú)紡布）上紡絲后的過(guò)濾效率不一樣，原因在于兩者紡絲液黏度不一樣，PVA紡絲液黏度較大，所以克服靜電場(chǎng)力拉伸的難度相對(duì)于PA66的高，導(dǎo)致最終所制備的復(fù)合過(guò)濾材料的過(guò)濾效率有差別。3濃度對(duì)復(fù)合過(guò)濾材料過(guò)濾效率的影響以PA66、PVA為原料，熔噴布、無(wú)紡布為基材，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備復(fù)合過(guò)濾材料。根據(jù)SEM圖可以看出，纖維直徑受紡絲液濃度的影響，當(dāng)紡絲液PA66濃度為11%時(shí)，效果最好，纖維分布均勻，孔隙率在8.53～8.60之間；另外，不同紡絲基材所制備的復(fù)合過(guò)濾材料，過(guò)濾效率有