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).

HPEI接枝改性PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的吸附

以丙烯酸(AA)为单体,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,通过原位聚合法,在氧化石墨烯(GO)表面包覆聚丙烯酸(PAA),得到GO-PAA纳米复合物.将GO-PAA纳米复合物分散在聚丙烯腈(PAN)基体中,利用静电纺丝技术得到PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜.利用化学接枝反应在PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜表面接枝超支化聚乙烯亚胺(HPEI),构筑HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜.研究了HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的吸附性能.结果表明:HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的最大吸附量为1 808.60 mg·g^(-1),在吸附过程中,部分Au(Ⅲ)被还原为片状和不规则颗粒状的Au单质.在共存离子体系中,HPEI-g-PAN/GO-PAA对Au(Ⅲ)具有较好的吸附选择性.

单向导水纳米纤维膜复合热风非织造材料面层的制备及性能

采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂,热塑性聚氨酯(TPU)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为溶质,聚烯烃系纤维(ES)热风非织造材料作为接收基材,通过无针静电纺丝技术制备TPU/PVP静电纺纳米纤维膜,并与接收基材复合形成具有一定孔径梯度和亲疏水性差异的复合面层。探究纳米纤维膜的表面微观形貌、孔径,复合面层的透气性能、单向导水性能、结合牢度,以及组装纸尿裤的尿液下渗速度、尿液扩散长度和尿液回渗量。结果表明:当混合纺丝液中TPU和PVP质量分数均为8%时,复合面层的综合性能最佳。其结合牢度最佳,20次摩擦后面积损失率仅为1.44%;单向导水性能优异,累计单向传递指数可达624.63%;用该复合面层组装的纸尿裤的防尿液反渗性能强,尿液回渗量低(约0.05 g),面层干爽性出色。

双轴向不同拉伸速率下丝素蛋白/聚己内酯复合纳米纤维膜的力学性能

对静电纺丝素蛋白(SF)/聚己内酯(PCL)复合纳米纤维膜在拉伸速率比为1∶1、2∶1、5∶1、8∶1下进行双轴向拉伸破坏实验和在拉伸速率比为1∶1、2∶1、4∶1、5∶1、8∶1下进行双轴向循环拉伸实验。结果表明,静电纺纳米纤维膜拉伸断裂负荷与施加的拉伸速率比有关,静电纺纳米纤维膜在循环载荷作用下具有非线性非弹性的特性。对双轴向循环拉伸负荷与伸长率曲线进行拟合,建立了静电纺纳米纤维膜在双轴向循环拉伸加载段的数学模型。以拉伸速率比为4∶1的循环拉伸曲线为例,运用该数学模型所得曲线与实验曲线比较一致,证实模型有效。

PVDF-HFP和PMIA对静电纺锂电隔膜性能的影响

通过共混静电纺丝技术制备了不同混合比例的聚偏氟乙烯-六氟丙烯/聚间苯二甲酰间苯二胺(PVDFHFP/PMIA)纳米纤维锂电隔膜,经热处理后进行性能测试。详细研究了PVDF-HFP和PMIA材料本身对隔膜性能和电池电化学性能的影响,并分析电池循环测试后隔膜的变化。结果表明:PVDF-HFP与电解液的接触角只有5.7°,对电解液的亲和性更好,能够提高电解液在纤维网络多孔结构中的可及性,从而提高了隔膜的吸液率;PMIA能够提高隔膜的热尺寸和纤维网络形态的稳定性。电池测试发现,PVDF-HFP∶PMIA=1∶4隔膜具有较宽的电化学稳定窗口和良好的界面结构,离子电导率1.42mS/cm,优于Celgard隔膜(0.61mS/cm);首次放电比容量中达到了145.4mAh/g,表现最好,倍率循环也优于Celgard隔膜。在拆解经多次循环测试的电池后发现,其他共混比例的隔膜中部分纤维发生弯曲或聚集,堵塞膜中的孔隙,使Li+无法通过或缓慢通过,导致电池无法继续循环使用。

过滤时间对空气过滤材料过滤性能的影响

通过设定不同的过滤时间,测试静电纺纳米纤维膜和熔喷非织造材料的过滤性能,研究其过滤效率和过滤阻力随过滤时间的变化规律。结果发现:过滤时间的增加使得过滤效率和过滤阻力呈现不同程度的增长。过滤时间的增加对静电纺纳米纤维膜过滤性能的影响较显著,设计面密度为10.00 g/m^2的静电纺纳米纤维膜的过滤效率和过滤阻力明显上升,而设计面密度为20.00和40.00 g/m^2的静电纺纳米纤维膜因孔径过小导致其过滤阻力在短时间内超过1 000 Pa,故面密度较大的静电纺纳米纤维膜不适合用于普通的空气过滤。熔喷非织造材料结构较蓬松,孔径较大,孔隙不易被堵塞,当过滤时间为12 h时,除设计面密度为40.00 g/m^2的熔喷非织造材料过滤阻力增加较明显外,其他熔喷非织造材料的过滤效率和过滤阻力增幅均不大。