聚氨酯/聚乙烯醇缩丁醛复合纳米纤维膜的制备及其过滤性能

为减少人类生产活动排放的PM_(0.3)悬浮颗粒对生态环境和公众健康产生的危害,以聚氨酯/聚乙烯醇缩丁醛(PU/PVB)为原料,采用静电纺丝方法制备了一种新型复合纳米纤维膜。通过改变PVB在复合纳米纤维膜中的质量占比来调控复合纳米纤维膜的形貌结构、化学结构、力学性能、热学性能、透气性能和过滤性能。结果表明:PVB的加入有效减小了PU纳米纤维的平均直径;当PU和PVB的质量比为8∶2时,复合纳米纤维膜的平均直径为385 nm,相比于PU纳米纤维膜减少51%;断裂应力达到16 MPa,相比于PU纳米纤维膜增加45%,断裂应变为148%,具有优异力学性能;该复合纳米纤维膜具有良好的热稳定性,起始分解温度为289.37℃,其对PM_(0.3)的过滤效率为98.851%,过滤压降为181.7 Pa,品质因子为0.0246 Pa^(-1),是一种理想的PM_(0.3)悬浮颗粒过滤介质。

聚氨酯纳米纤维结构体的制备及其性能分析

本文在静电纺丝过程中采用醇浴作为接收装置,并结合冷冻干燥的方法制备聚氨酯纳米纤维结构体。通过扫描电镜(SEM)、红外(FTIR)和压缩测试表征纳米纤维结构体的形貌和结构,利用热常数分析仪测定纳米纤维结构体的隔热性能,并通过吸油实验对其吸油性能进行研究。结果表明:当聚氨酯(PU)和聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)质量比为7︰3和8︰2时,纤维形貌好且三维结构稳定;聚氨酯纳米纤维结构体的导热系数可低至0.05058 W/(m·K),接近于空气的导热系数0.023 W/(m·K);聚氨酯纳米纤维结构体具有优异的吸油性能,对正己烷、真空泵油、机油和葵花籽油的吸附能力分别为3.88、5.68、5.2 g/g和5.64 g/g,通过动力学吸附曲线可以发现,聚氨酯纳米纤维结构体在40 s左右吸油至饱和,并可多次循环使用。

扩链时间对聚氨酯及其静电纺纳米纤维性能的影响

为了优化聚氨酯纳米纤维膜的力学性能和润湿性能,以聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、4,4′-亚甲基双(苯基异氰酸酯)(4,4′-MDI)和1,4-丁二醇(BDO)为主要原料合成聚氨酯(PU),并利用静电纺丝技术制备PU纳米纤维膜。研究了不同扩链段反应时间对合成聚氨酯物理性质和静电纺纳米纤维膜性能等的影响。采用红外光谱仪(FTIR)、高效液相色谱仪(GPC)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、多功能拉伸仪和动态/静态接触角仪对PU结构和纤维膜的形貌性能进行表征。结果表明:当扩链反应时间由90 min增加至120 min时,聚氨酯分子量增加,合成聚氨酯的热稳定性略有提高,纳米纤维的成膜性能增强。当扩链反应时间为120 min时,纳米纤维膜的断裂应力为6.8 MPa,断裂伸长率达到139%;疏水性能随着扩链反应时间的增加明显提高,当扩链反应时间为120 min时,240 s后水接触角仍然高达112°。