从专利角度看静电纺聚偏氟乙烯纳米纤维的应用进展

静电纺丝技术是目前制备纳米纤维材料最重要的方法之一。聚偏氟乙烯(PVDF)是一种半结晶性的热塑性塑料,具有独特的压电性、介电性、热电性和生物相容性。静电纺丝制备的聚偏氟乙烯纳米纤维在电工电气、环境工程、生物医学、纺织等领域有着广泛的应用。本文主要结合中国专利检索情况,从应用的角度阐述了静电纺丝聚偏氟乙烯纳米纤维的研究进展,并对其未来发展趋势进行了展望。

聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜在水处理中的应用

介绍了ＰＶＤＦ中空纤维膜连续膜过滤技术,对其在家用净水、污水回用以及海水淡化深度预处理等领域中的应用进行了展望。

聚偏氟乙烯中空纤维膜的研制

本文选用聚偏氟乙烯作为膜材料 ,二甲基甲酰胺为溶剂 ,聚乙二醇为添加剂 ,采用湿法纺丝成膜 ,对影响膜性能的诸因素进行了讨论 ,用所制的中空纤维膜组件对 TNT废水进行了膜萃取实验。用回归正交实验设计确定的最佳配方为 :聚偏氟乙烯浓度 2 2 .1 4% ,聚乙二醇浓度 6.2 6% ,二甲基甲酰胺 71 .60 % ,纺丝温度 54.84℃。该最优组合膜的萃取速率为 1 .898mg/m2·

聚偏氟乙烯中空纤维膜蒸馏性能研究

采用疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微孔膜,以3.5%的NaCl水溶液为测试液,进行直接接触膜蒸馏(DCMD)脱盐过程研究。考察了盐水温度、流速、PVDF膜的壁厚、内径、组件长度及封装分率等因素对DCMD过程性能的影响。结果表明:盐水温度、流速提高都有利于提高DCMD过程的通量;随中空纤维膜壁厚增加,通量逐渐降低;内径从0.5mm增加到1.0mm,通量略有提高,且壁厚较薄的膜,内径变化对通量的影响较明显;膜组件长度、装填分率增加,产水通量降低但组件产水总量提高。截留率受操作条件、膜和组件结构的影响较小,基本保持在99.99%,产水电导率<4μS/cm。

异形聚偏氟乙烯中空纤维膜的研制

利用特殊结构的纺丝喷头,通过溶液相转移法,研制具有异形结构如:一字形多芯、品字形多芯结构的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜.系统研究了纺丝入水距离、异形膜形状对膜形态结构与性能的影响.结果表明:随纺丝入水距离的增大,异形膜的超滤水通量、透气系数、膜蒸馏通量、抗压密系数、断裂强力及破裂压力减小;异形膜中品字形三芯中空纤维膜的断裂强力较单芯中空纤维膜有很大的提高,而且破裂压力和抗压密系数在异形膜中最大,纺丝成形稳定性最佳.

聚偏氟乙烯中空纤维膜有机污染的化学清洗研究

对处理发酵液的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜的有机污染物进行化学清洗试验,用电镜与红外定性分析了污染物成分,复配两种表面活性剂作为渗透剂与氢氧化钠合用进行清洗,通过两组正交清洗实验对比,发现具有良好清洗效果.对清洗后的膜丝,进行一系列的物理力学性能测试,说明清洗前后基本没有变化.

聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜的化学清洗研究

对处理发酵液的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜的有机污染物进行化学清洗试验,实验中,由电镜与红外定性分析了污染物成分,确定了高锰酸钾的使用条件,比较了加酸前后及还原前后的清洗效果,并对清洗后的中空纤维膜进行一系列的力学性能测试.

品字形聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备

采用溶液相转移法,通过特殊结构的纺丝喷头,制备了品字形PVDF中空纤维膜,讨论了PVDF固含量和芯液组成对品字形膜形态结构和性能的影响。结果表明,随PVDF固含量的增大,品字形膜支撑层空穴变小,膜丝外形融合程度减小,海绵体结构更致密,超滤水通量、透气系数和膜蒸馏通量相应减小,膜丝断裂强力增大;随芯液中溶剂DMAc含量的增加,品字形膜支撑层空穴变小,融合部分海绵体变致密,超滤水通量、透气系数减小,膜蒸馏通量略微提高,膜丝断裂强力增大;优化后的品字形膜的水通量较单芯膜有所降低,但断裂强力显著提高,接近单芯膜的3倍。

聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜生物反应器处理小区生活污水的试验研究

利用CASS与PVDF中空纤维超滤膜组件组合工艺进行模拟小区生活污水处理的试验研究,试验结果表明:当水力停留时间为12h ,CODCr浓度在2 15～6 77mg·L-1之间时,该工艺出水CODCr稳定在30mg·L-1左右;氨氮浓度为2 2 .2～4 1.2mg·L-1时,出水NH3 -N最低可达0 .2mg·L-1,去除率达到90 %以上;出水pH值在7.2 6～7.89之间;出水浊度小于0 .5 ,出水水质优于回用水标准,可直接回用。而且随着膜的污染,出水水质并没有受到任何影响。

静电纺聚偏二氟乙烯纤维膜的制备及其在油水分离中的应用

选择性透过膜用于油水分离具有能耗低、装置简便、易操作、效率高的特点,其核心在于采用过滤效率高及使用寿命长的膜材.本文采用了高压静电纺丝工艺,以聚偏二氟乙烯(PVDF)为原料,制备一种超疏水、结构可调控的电纺PVDF膜(EPVDF膜).利用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)、粉末X-射线衍射(XRD)、X-光电子能谱(XPS)等对EPVDF膜进行了形貌成份的表征,采用水接触角(WCA)对膜材表面特性进行了测试.结果表明,电纺PVDF膜的油水分离效率可达95%以上,对三种油水混合物均可实现30次以上的有效分离,其最大油通量可达到5 300 L/(m^(2)·h).

一种筋线增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜纺丝条件对膜结构与性能的影响研究

为了提高传统非溶剂致相分离(NIPS)法制备中空纤维膜的拉伸断裂强力,设计出一种新的增强型聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维外压膜结构,该结构中增强体PVDF筋线处于三孔道中间并且与分离层的粘接性良好.通过对筋线增强膜的纯水通量、抗压扁能力、最大孔径、破裂压力等性能进行测试,得到了筋线增强膜的最佳外形轮廓和最优纺丝工艺参数.结果表明,当入水距离为11 cm,制备的筋线增强膜为品字外形,膜壁厚度均一,膜的纯水通量由圆形的194 L/(m^2·h)增加到245 L/(m^2·h);膜抗压扁能力变化不大;膜最大孔径由0.204μm下降到0.156μm;膜的破裂压力由圆形的0.325 MPa增加到0.365 MPa.与相同规格的单孔膜相比,筋线增强膜的纯水通量变化不大,但膜拉伸断裂强力提高了12倍左右,达到23.64 N.

柔性石墨烯/碳纳米纤维素/聚偏氟乙烯电加热膜的制备与表征

纳米纤维素(CNF)作为一种天然大分子,碳化后得到的碳纳米纤维素(C-CNF)拥有类似石墨结构,将其用于石墨烯与聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜的组装,可构建高性能稳定堆积结构的电加热薄膜。采用溶液共混法制备石墨烯/C-CNF/PVDF(GCP)分散液,利用真空干燥法制备出GCP薄膜。通过研究得出,GCP薄膜的电阻控制在40.6~74.6Ω,与石墨烯/PVDF薄膜的电阻(89Ω)相差不大。不同石墨烯质量分数的GCP薄膜平衡温度随电压增加呈线性增加,GCP-03膜在6 V电压下可快速达到158℃,与其他薄膜相比温度最高。GCP薄膜在相同电压下可保持在一定平衡温度范围内,电阻呈逐渐降低至一定范围稳定的趋势,薄膜在电阻和温度变化方面具有一定的可控性。从红外热成像得出,GCP膜具有电热性能优良、热稳定性能良好和热量分布均匀等特点,这些优势将利于功能性纺织品在航空航天和工业等各种领域中发挥更大作用。

静电纺丝法制备氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合纳米纤维

采用静电纺丝法,添加不同质量分数的氧化石墨烯(GO)制备GO/聚偏氟乙烯(GO/PVDF)复合纳米纤维。利用扫描电子显微镜对复合纳米纤维的微观结构进行观察,并计算纤维的平均直径和标准偏差。结果表明,添加GO时,所纺纤维的表面粗糙度明显增加,纤维表面不光滑,凹凸不平;随着GO质量分数的增加,纤维的平均直径增大,直径标准差变化不显著;当GO的质量分数过高时,纤维无法成型。

高浸润性高强度连续碳纤维增强聚偏氟乙烯复合材料及制法

本发明涉及高浸润性高强度连续碳纤维增强聚偏氟乙烯复合材料及其制法，将60～90份PVDF树脂、0．1—0．7份抗氧剂、0．1～0．6份润滑剂加入到高混机中，混合好的物料加入到双螺杆挤出机中；采用连接于挤出机头的连续纤维增强PVDF树脂的浸渍设备，将挤出机挤出的熔体从浸渍设备的熔体入口处挤入到浸渍槽中；连续碳纤维先从浸渍设备的纤维入口处进入到浸渍设备中的表面处理室，进行表面处理，然后进入浸渍设备的浸渍槽中，与所得PVDF熔体进行充分浸润；通过牵引机从浸渍设备的定型口模牵出，并通过切粒机切粒得到复合材料产品。

聚偏氟乙烯:三叶形、中空纤维和细旦复丝的熔融纺

聚偏氟乙烯（PVDF）是一种含氟聚合物，它可加工成多种纺织品且性能独特。这些性能中，最出众的就是耐化学特性。这就是为什么那些要求高耐化学特性和高纯度的化学工业特别需要使用这种聚合物的原因。PVDF在耐紫外线方面具有很高的稳定性且降解非常少。PVDF的熔点为172～175℃，在350℃才开始出现热降解，这都取决于催化剂。在医疗应用方面，它的生物相容性相当重要。在组织工程学领域，PVDF可用于移植和支架。PVDF的表面张力可使表面清洁变得易如反掌。在加工PVDF长丝时，必须考虑到它的静电性能。PVDF的β-晶相会产生压电和热电效应。对这些效应进行的研究仅限于薄膜而不是纺织品。工业用PVDF薄膜传感器显示了其在智能应用上的潜力。PVDF的价格约为15～20欧元／kg。

静电纺PVDF/PAN共混纳米纤维膜对含油污水的过滤性能

制备不同共混比的静电纺聚偏氟乙烯/聚丙烯腈(PVDF/PAN)纳米纤维膜.应用扫描电子显微镜分析膜的表面形态,并测试共混纤维膜的亲水性、孔径及对自制乳化油污水的过滤效率.试验结果表明:随着PAN共混比例的增加,共混膜的纤维直径减小;共混膜的水接触角随PAN共混比例的增加呈明显下降趋势,下降幅度为30°,亲水性改善效果明显;共混膜的平均孔径为0.784~2.070μm;测得共混膜的纯水通量为4 019~5 340L/(m^2·h),约是PVDF商品超滤膜的30倍;共混膜对乳化油的截留率最高达到95.31%,稍小于PVDF商品超滤膜的97%.

银纳米线改性聚偏氟乙烯静电纺膜的制备及性能研究

采用直接喷涂法和共混静电纺法制备银纳米线(AgNWs)改性聚偏氟乙烯(PVDF)静电纺膜,比较2种方法对改性PVDF静电纺膜性能的影响。结果表明:AgNWs直接喷涂于纯PVDF静电纺膜表面得到的改性PVDF静电纺膜,抑菌性能优异,水接触角较小,纤维直径及膜的透气率、孔隙率、断裂强力、断裂伸长率、过滤效率、过滤阻力等较纯PVDF静电纺膜变化不明显。与直接喷涂法相比,共混静电纺法制备的改性PVDF膜中纤维直径更细,但因AgNWs包埋在纤维内部,故抗菌性能不及直接喷涂法制备的改性PVDF静电纺膜。为获得优异的抗菌性能,可选用直接喷涂法制备AgNWs改性PVDF静电纺膜。

PVDF疏水中空纤维膜与组件对真空膜蒸馏性能的影响

利用高孔隙率的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜进行真空膜蒸馏(VMD)脱盐实验。在真空度0.095MPa,盐水温度60℃,流速1.5kg/min的条件下,着重研究了中空纤维膜内径、壁厚,组件长度、装填纤维数目等结构参数对VMD性能的影响。结果表明:组件长度或装填纤维数目增加,组件产水通量明显降低而总产水通量明显提高;中空纤维膜内径对VMD产水通量影响较小,而膜壁厚增加使通量明显降低;用内径1.0mm壁厚0.1mm的膜制成的长度21cm装填纤维50根的膜组件,产水通量达到21.8kg/(m2.h)。VMD过程产水的电导率保持在4μS/cm以内,脱盐率达99.99%,受膜、组件结构及操作条件影响很小。

TiO_2/PVDF复合中空纤维膜的制备和表征

采用相转化法制备了二氧化钛 (TiO2 ) 聚偏氟乙烯 (PVDF)复合中空纤维膜 .应用牛血清白蛋白截留实验、扫描电子显微镜、热重分析、X射线衍射分别对复合膜的分离性能、微观结构、热稳定性和晶相组成进行了分析 .结果表明复合膜的性能与纯PVDF膜的相比有显著的改善 ,其中对牛血清白蛋白的截留率从 3 2 7%提高到 86 6 7% ,单根纤维的断裂应力从 3 35MPa提高到 4 70MPa ,提高了 4 0 3% .氮气吸附实验测定的孔径分布进一步表明复合膜的孔径分布变窄 ,孔径变小 .

PVDF中空纤维抗污染膜的制备与表征

采用干-湿相转化法制备Fe(Ⅲ)-Cu(Ⅱ)/PVDF中空纤维抗污染膜,讨论了不同添加剂量的变化及不同的工艺参数对膜性能的影响.通过扫描电子显微镜、水通量测定仪、机械强度测定仪、接触角测定仪分别对膜的微观结构、水通量、抗污染性、机械强度、接触角进行联合表征,分析不同因素对膜性能的影响趋势.结果表明:随着PVDF粉加入量、无机掺杂物质的量、添加剂的量的增加,膜的纯水通量均呈降低趋势,但截留率、拉伸强度、亲水性、及抗污染性能均随变化而增大;随着膜制备的工艺参数——纺丝速度、凝固浴温度的增加,膜的纯水通量增大,而截留率呈下降趋势,膜的拉伸性能得到提高;随着膜制备的工艺参数——干程距离的增大,膜的纯水通量和截留率分别呈现出增大和减小的趋势,膜的孔隙率和拉伸强度及断裂伸长率先增大后减小.