热处理对聚丙烯腈纳米纤维膜性能的影响

为改善聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜力学性能和热稳定性,获得低成本耐高温的纤维过滤材料,对PAN纳米纤维膜在180℃、200℃、220℃、240℃温度下进行热处理,分析不同处理温度对其形态结构、透气性、热重性能和过滤性能的影响。结果表明:随着处理温度升高,PAN纳米纤维膜的颜色逐渐加深,纤维直径逐渐减小;热处理使PAN发生脱氢、氰基环化和热裂解等反应,导致纤维膜厚度和透气性降低,拒水性随着处理温度的升高不断增强;热处理使得PAN纳米纤维膜中形成了耐热性能优异的梯形分子结构,提升了纤维膜热稳定性;随着处理温度的升高,PAN纳米纤维膜的断裂强度呈现先增加后减小的趋势。综合热处理温度对纤维膜各性能的影响,热处理温度选择200℃为宜。此时,所获得的PAN-200纳米纤维膜过滤效率为93.46%,过滤阻力为75.1 Pa,质量损失率为5%时所对应的温度为310℃,相比未处理的PAN纳米纤维膜热分解温度升高,PAN-200纳米纤维膜的纵向和横向断裂强力分别达到17.16 MPa和10.82 MPa,机械性能较好。