聚丙烯熔噴聚氨酯靜電紡復合材料的制備

聚丙烯熔噴聚氨酯靜電紡復合材料的制備

0變靜電紡絲工藝參數(shù)的確定由于結構松開和過濾路徑曲折，熔噴材料。本文通過改變靜電紡絲工藝參數(shù),觀察納米纖維形貌,確定最優(yōu)紡絲參數(shù)以提高熔噴材料的過濾性能,使復合材料有更加優(yōu)異的性價比。由于PU纖維具有良好的黏附性1實驗1.11.1.1.阿拉丁生化科技股份有限公司PU纖維(巴斯夫公司);DMAc(分析純,上海阿拉丁生化科技股份有限公司);甲醇(分析純,上海聚泰特種試劑有限公司);PP熔噴非織造材料(平方米克重33.64g·m1.1.2儀器、實驗儀器靜電紡絲設備(注射器針頭為20號,實驗室簡易搭建);JC2000C型接觸角測量儀(上海中晨數(shù)字技術設備有限公司);JSM-6510掃描電鏡(東莞市協(xié)美電子有限公司);TOPASAFC-131型過濾性能測定儀(上海匯分電子科技有限公司)。1.21.2.1纖維熱烘或蒸熱首先將氨綸纖維浸泡在甲醇溶液中30min,以充分去除纖維表面的化學油漬,由于甲醇溶液有一定的毒性和揮發(fā)性,待溫度降低取出纖維擰干水分后在蒸餾水中將纖維洗凈,接著置于恒溫爐中水浴蒸煮去除纖維上殘留的甲醛;將纖維置于電熱恒溫鼓風干燥箱中除去水分,烘箱的最高溫度設置為150℃,熱烘溫度100℃,熱烘時間40min。將烘干的纖維剪碎后,靜置一段時間即制得各質(zhì)量分數(shù)(4%～8%)的PU靜電紡絲液。1.2.2靜電紡絲設備配置采用控制變量法,在電子天平上按表1稱取各所需物質(zhì),配置成紡絲液后置于靜電紡絲設備上紡絲。將紡絲液分別注入注射器儲液槽后,設置紡絲靜電壓、擠出速率和接收距離,見表2。將PU納米纖維噴覆在PP熔噴材料表面制得復合材料。1.31.3.1非織造布的制備采用JSM-6510掃描電鏡觀測鋁箔上的納米纖維以及復合非織造布。將試樣剪成50mm×50mm的矩形樣品并粘貼在導電膠上,經(jīng)過鍍金等一系列操作后,設置電壓15kV,獲取SEM圖像。1.3.2復合濾材接觸角測試采用JC2000C1靜滴接觸角測量儀,測量熔噴材料及復合濾材的接觸角,直接測量物理量的不同,可分為量角法、測力法、長度法和透過法1.3.3過濾效率的測定采用TOPASAFC-131過濾性能測定儀,氣溶膠粒子為DEHS,粒徑范圍是0.33～0.36μm,采用計數(shù)法測定材料的過濾效率。參照GB/T6165—2008標準,將試樣剪成直徑為175mm的圓片,按要求裝入試樣后,對直徑為0.2～30μm的氣溶膠分級過濾。濾阻的測試過程同過濾效率的測試過程,理想濾材即要求濾效高的同時盡量減小濾阻2結果與討論2.12.1.1紡絲液質(zhì)量分數(shù)對靜電紡纖維細度的影響質(zhì)量分數(shù)大小對靜電紡纖維直徑有一定的影響圖1可以發(fā)現(xiàn),3種不同質(zhì)量分數(shù)的靜電紡纖維形貌均較好,隨著紡絲液濃度增大,纖維直徑增大,纖維分布變均勻。其他變量一定時,靜電紡絲濃度越高,納米纖維直徑越大,并且鋁箔上纖維的分布越均勻,纖維直徑分布也越集中。2.1.2成形性好,分布均勻根據(jù)上述討論結果,對比3由圖2可以看出,不同靜電壓下PU纖維的成形性都比較好,纖維較為光滑且分布均勻。靜電壓對纖維的直徑有很大的影響,當電壓增大時,靜電場產(chǎn)生的牽伸力隨之增大,纖維直徑減小圖3是22.2sem圖像分析以PU質(zhì)量分數(shù)7%為例,在不同靜電壓下制得PP熔噴/PU靜電紡復合材料,其SEM圖像如圖4所示。圖4當紡絲靜電壓降低至20kV時,由于電壓減小,纖維直徑相對增大,纖維間空隙相對減小,孔隙率增大,濾阻增大,因此濾效會略有提高。2.3覆膜材料接觸角接觸角的大小間接反映纖維表面吸水性能,也可以反映對粒子的過濾效果。熔噴/靜電紡復合材料的接觸角測試結果依次為:未覆膜材料124.7°,樣本2可以看出,隨著PU靜電紡絲液濃度的提高,復合材料的接觸角降低。表明隨著PU質(zhì)量分數(shù)的提高,纖維氈的纖維間空隙增大,因此材料接觸角減小,相應的過濾效率會隨之降低。比較復合材料與未覆膜熔噴材料的接觸角,可以看出,PU質(zhì)量分數(shù)較小時,復合材料與未覆膜材料接觸角相差不大,不會對復合材料過濾性能產(chǎn)生很大影響。2.4紡絲液質(zhì)量分數(shù)對復合濾材過濾性能的影響將質(zhì)量分數(shù)不同的紡絲液噴覆在PP熔噴材料表面,靜電紡絲時間為8h,探討紡絲液濃度對復合材料過濾效果的影響。不同復合材料對DEHS氣溶膠顆粒的濾效以及濾阻測試結果見表3～4。從表3,4可看出,當紡絲液質(zhì)量分數(shù)為6%時濾效較好并且較早達到飽和,且趨于定值。過濾相同粒徑的氣溶膠,紡絲液質(zhì)量分數(shù)同樣為6%時濾效最高。且復合材料對直徑小于0.3μm的微粒有極好的過濾效果。隨著質(zhì)量分數(shù)的增加,材料的過濾性能先增大后減小,濾阻也相應地先增大后減小,靜電紡絲液質(zhì)量分數(shù)為6%時,復合材料的過濾阻力最大;當質(zhì)量分數(shù)為7%時,濾效較高且濾阻較小。綜合考慮這2個因素,當靜電紡絲液質(zhì)量分數(shù)為7%時,復合材料兼顧濾效高且濾阻較低2個優(yōu)點。因此靜電紡納米纖維的最優(yōu)紡絲質(zhì)量分數(shù)為7%。3熔噴/p