PSA納米纖維復合濾材的制備和性能研究.pdf

1、隨著社會化和工業(yè)化的發(fā)展，環(huán)境污染問題日益嚴重，尤其是大氣污染嚴重的危害了人類身體健康。目前主要采用聚苯硫醚（PPS）纖維、聚四氟乙烯（PTFE）纖維、芳綸和玻璃纖維等耐高溫濾材作為工業(yè)過濾器的芯材，這些濾材的市場份額主要受國外企業(yè)壟斷和控制。
　　但聚砜酰胺（PSA）纖維的出現打破了這一被動的局面，PSA是由我國自主研發(fā)的一種高性能纖維，在250℃高溫下可以長期工作。納米纖維以其直徑細、比表面積大、孔徑小的優(yōu)點而廣泛應用于高效空

2、氣過濾領域，所以本文將采用靜電紡絲法制備PSA納米纖維。前人對PSA納米纖維的研究多集中于紡絲工藝對纖維成形形貌的影響，而環(huán)境濕度對纖維成形工藝的影響、PSA纖維形貌與結構對PSA納米纖維復合濾材過濾性能的影響及PSA纖維與基布的結合性能的關注較少。本課題采用靜電紡絲技術，首先以PSA為原料，N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）為溶劑，通過調整環(huán)境濕度、紡絲液濃度及紡絲工藝參數制備了不同結構和性能的纖維膜；并以PSA無紡布作為納米纖維膜的支

3、撐層，制備耐高溫空氣過濾用復合濾材，探討了熱壓工藝對PSA纖維膜/基布結合性能與過濾性能的影響。
　　（1） PSA納米纖維膜紡絲工藝的探討：采用掃描電子顯微鏡、單纖強力拉伸儀等對纖維膜的結構形貌和性能進行了表征。研究表明，當環(huán)境濕度≤30％時，制備的纖維形貌良好、粗細均勻、纖維分布均勻。優(yōu)化了紡絲液濃度和紡絲工藝，發(fā)現當電壓為25 Kv、接收距離為16 cm時，9 wt%-PSA、10 wt%-PSA纖維形貌良好、粗細不勻率較低

4、及纖維膜強度較大。
　?。?）PSA納米纖維膜結構和性能的研究：采用掃描電子顯微鏡、單纖強力拉伸儀與綜合性能測試臺等對纖維膜的結構形貌和應用性能進行了表征。研究了紡絲時間對纖維膜孔隙結構以及過濾性能的影響。研究表明，當紡絲時間≥2h時，制備的PSA納米纖維膜的孔徑大小在0.3μm左右。隨著紡絲時間的延長，纖維膜的厚度和面密度逐漸增加，孔隙率先急劇降低，后趨于平緩，在紡絲時間為23 h時達到82%左右。確定了最佳紡絲時間和最佳紡絲液

5、濃度，當紡絲時間為23 h時，9 wt%-PSA納米纖維膜的性能最優(yōu)，其過濾效率、過濾壓降和質量因數分別為99.958%、792 Mpa和9.81×10-3。
　?。?） PSA納米纖維膜的復合及性能研究：研究了熱壓處理及熱壓溫度對纖維膜孔隙結構、復合濾材斷面結構和過濾性能的影響。結果表明，熱壓處理后纖維膜孔隙率由82%減小至69%。當熱壓溫度為120℃時，復合濾材結合性能與過濾性能最佳，過濾效率、過濾壓阻和纖維膜質量因數分別為9