造孔剂对电纺炭纤维膜微结构与性能的影响

采用静电纺丝技术与氩气保护炭化工艺,以聚丙烯腈为碳源,制备了系列柔性炭纤维膜.对比研究了不同造孔剂磺基琥珀酸钠二辛酯(NaAOT)、醋酸锌(ZnAc)以及对苯二甲酸(PTA)掺杂对炭纤维膜微结构、力学以及油水分离等性能的影响.结果表明,与未掺杂造孔剂的炭纤维(CF)相比,掺杂NaAOT、ZnAc、PTA的炭纤维内部均出现一定数量孔隙结构,孔隙分别以微孔、微孔与介孔、大孔为主,且膜柔韧性与抗拉强度均高于未掺杂造孔剂的CF膜.其中,掺杂ZnAc造孔剂的炭膜(ZnAc-CF)具有最佳的柔韧性与最高的抗拉强度(0.97 MPa).此外,3种造孔剂的掺杂均在一定程度上增大了炭纤维直径,从而导致NaAOT-CF、ZnAc-CF和PTA-CF膜均表现出更好的疏水性能.ZnAc-CF膜展现出最好的油水分离性能,其油通量达到3440 L/(m^(2)·h),对未乳化的油水混合物分离循环50次后,分离效率依然可维持在98%左右.