双喷静电纺PA6/66纳米蛛网纤维膜的制备及其过滤性能

摘要

本课题以自制的双喷静电纺丝装置，制备了PA6/66纳米蛛网纤维膜(nano-spider web fiber membrane，NSFM)，系统研究与分析了纺丝工艺条件对蛛网状纤维形成效果的影响。在此基础上，静电纺丝过程中使纤维沉积在导电布上制备了PA6/66/导电布复合膜，研究了具有不同蛛网覆盖率的复合膜的透气性和空气过滤性能；测定与分析了蛛网覆盖率对NSFM的孔径分布及水过滤效果的影响。本课题的主要结论如下：
　　NSFM的静电纺丝工艺探讨：研究了在双喷静电纺丝工艺条件下，PA6/66溶液中添加的CaCl2的质量百分数、电压、接收距离、纺丝流量以及环境湿度等工艺参数对蛛网纤维覆盖率和纤维形态的影响。通过对电镜图中蛛网状纤维的覆盖率的计算以及形态结构的调整确定了优化的纺丝工艺条件为：纺丝液中添加2％的CaCl2、电压20kV、接收距离12.5cm、纺丝流量0.1ml/h、环境相对湿度40%。
　　NSFM/导电布复合膜的空气过滤性能：研究了面密度和蛛网覆盖率对NSFM/导电布复合膜的透气性和过滤性能的影响。研究发现，随着面密度和蛛网覆盖率的增加，复合膜的透气率均逐渐减小。在相同面密度情况下，随着蛛网覆盖率的增加，复合膜的过滤效率增加，虽然压降也有所增加，但是综合过滤指标即品质因子有一定程度的提高，直径只有20nm左右多蛛网状纤维有利于提高纤维膜的空气过滤性能。在相同蛛网覆盖率的情况下，随着面密度的提高，复合膜的品质因子先上升后减小。
　　NSFM的结构和对染料的过滤性能：研究了蛛网覆盖率对NSFM的孔径分布、接触角以及对染料的过滤性能的影响。结果表明，随着蛛网覆盖率的增加，NSFM的孔径减小，分布区域更集中；蛛网覆盖率对 NSFM的接触角的大小影响有限；随着蛛网覆盖率的增加，虽然过滤通量有所减小，但是，NSFM对染料的截留率显著增加，从94.4%上升到96.8%。因此，本课题所研制的这种纳米纤维膜在染料废水处理中有一定的应用前景。

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第一章 绪论

1.1静电纺纳米纤维膜在空气过滤方面的研究现状

1.2静电纺纳米纤维在液体过滤方面的研究现状

1.3静电纺纳米蛛网纤维的研究现状

1.4本课题研究的意义及内容

第二章 双喷静电纺PA6/66纳米蛛网纤维膜的纺丝工艺

2.1 实验

2.2 实验方法

2.3 实验结果与分析

2.4 本章结论

第三章 PA6/66纳米蛛网纤维膜的空气过滤性能

3.1 实验

3.2 实验方法

3.3 实验结果与分析

3.4 本章结论

第四章 PA6/66纳米蛛网纤维膜对染液的过滤性能

4.1 实验

4.2 实验方法

4.3实验结果与分析

4.4 本章结论

第五章 结论与展望

5.1 双喷静电纺NSFM的静电纺丝工艺与结构

5.2 NSFM对空气的过滤性能

5.3 NSFM对染料的过滤性能

5.4 展望

参考文献

攻读学位期间公开发表的论文

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