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静电纺/驻极熔喷复合非织造材料工艺性能研究
作 者: 李雄
导 师: 王洪
学 校: 东华大学
专 业: 纺织材料与纺织品设计
关键词: 静电纺丝 驻极处理 纳米纤维 过滤效率
分类号: TQ340.6
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
目前,静电纺丝技术是生产纳米级纤维的最主要的方法之一,受到了国内外科研人员的关注。驻极技术可以让非织造材料获得稳定的电荷,在过滤的过程中,通过增强对介质的吸附来提高过滤效率。虽然驻极技术已投入实际生产,但目前该项技术的研究处于起步阶段,尤其将静电纺和驻极技术两者相结合的研究很少。本课题以经过高压驻极处理的熔喷非织造材料为接收基布,对PET进行静电纺丝,纳米纤维粘附在接收基布上,制备含有纳米级纤维的高过滤性能的非织造材料。本课题选用三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶液(体积比为1:1)作为PET静电纺的纺丝溶剂。通过对不同静电工艺条件下所得纤维的微观形态进行分析获得最优静电纺工艺参数。PET静电纺最优可纺条件为:纺丝液浓度为25%;纺丝电压为25kv;溶液推进速度为0.8ml/h。从改变PET静电纺丝的纺丝液浓度、静电纺电压和溶液推进速度入手,通过实验发现:1)在其他条件不变的情况下,当纺丝液浓度在20%-25%内变化时,纤维平均直径随着纺丝液的浓度增加而增大,小液滴现象也会随浓度的增加而渐渐消失,当纺丝液浓度为25%,纤维网中几乎没有小液滴现象,同时纤维直径也接近最小值,为最优溶液浓度;2)在其他条件不变的情况下,当静电纺丝电压在20kv-30kv内增加时,纤维的平均直径是先减小后增加,在电压为25kv时,纤维形态最为均匀,电压过高,使纺丝液过度牵伸,而出现断节;3)在其他条件不变时,随着溶液推进速度在0.6ml/h-2.0ml/h内增大时,单位时间内喷出的溶质就会越多,静电纺纤维的平均直径也就越大,最优的溶液推进速度为0.6ml/h。对熔喷基布进行驻极处理后接收静电纺纳米纤维,发现在相同纺丝液浓度、电压等静电纺参数下,PET纤维平均直径变小,纺丝液受到的牵伸强度增大;熔喷基布经过驻极处理后与PET静电纺复合后,对氯化钠气溶胶的过滤效率变大,优于单纯静电纺/熔喷材料及单纯驻极熔喷基布。可见驻极前处理可优化静电纺产品性能,增强过滤精度,在过滤产品应用领域具有可行性。
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全文目录
摘要 5-7 ABSTRACT 7-11 第一章 结论 11-28 1.1 引言 11-12 1.2 静电纺丝的发展历程以及研究现状 12-17 1.2.1 静电纺丝发展历程 12-13 1.2.2 静电纺丝研究现状及相关研究 13-15 1.2.3 静电纺丝材料的研究 15-16 1.2.4 静电纺丝过程中喷射流的不稳定性 16-17 1.3 静电纺的原理与过程 17-25 1.3.1 静电纺丝的原理 17-18 1.3.2 静电纺丝工艺的分类 18-19 1.3.3 静电纺丝装置 19-21 1.3.4 静电纺丝的过程及成纤轨迹 21-25 1.4 驻极体及其发展历程 25-26 1.5 驻极材料在过滤行业的发展 26-27 1.6 本课题的研究内容及意义 27-28 第二章 PET纺丝液的制备 28-32 2.1 实验部分 28-30 2.1.1 纺丝液的制备 28 2.1.2 PET特性粘度的测定 28-29 2.1.3 PET的结晶度的测试 29-30 2.2 实验结果与讨论 30-31 2.2.1 PET切片的特性粘度 30 2.2.2 PET切片结晶度的分析测试 30-31 2.3 本章小结 31-32 第三章 PET熔喷基布的驻极处理 32-39 3.1 实验部分 32-35 3.1.1 PET熔喷基布的纤维形态和直径分布 32-33 3.1.2 驻极熔喷非织造材料的制备 33-34 3.1.3 正负驻极熔喷非织造材料的制备 34-35 3.2 结果与讨论 35-38 3.2.1 驻极熔喷材料的电压衰变趋势图 35 3.2.2 驻极条件对残留电压的影响 35-37 3.2.3 驻极处理对过滤性能的影响 37-38 3.3 本章小结 38-39 第四章 PET静电纺最优化设计 39-49 4.1 实验方法 39-40 4.1.1 实验材料与设备 39-40 4.1.2 PET纳米级纤维毡的制备 40 4.1.3 纤维形态的测试与纤维直径的测定 40 4.2 实验结果与分析 40-48 4.2.1 PET静电纺纤维的结晶度 40-41 4.2.2 纺丝液的浓度对纤维形态以及纤维直径的影响 41-43 4.2.3 静电纺电压的影响 43-46 4.2.4 溶液推进速度的影响 46-48 4.3 本章小结 48-49 第五章 PET静电纺/驻极熔喷的复合研究 49-57 5.1 实验部分 49-50 5.1.1 实验原料和设备 49 5.1.2 PET纳米级纤维毡的制备 49 5.1.3 测定方法 49-50 5.2 实验结果与分析 50-56 5.2.1 驻极对静电纺纤维形态的影响 50-52 5.2.2 驻极对静电纺纤维直径分布的影响 52-54 5.2.3 驻极条件的极差分析 54-55 5.2.4 驻极对静电纺熔喷过滤性能的影响 55-56 5.3 本章小结 56-57 第六章 结论和展望 57-59 6.1 结论 57 6.2 展望 57-59 参考文献 59-62 攻读硕士期间发表的文章 62-63 致谢 63
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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 化学纤维工业 > 一般性问题 > 生产工艺
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