空气过滤用静电纺聚苯乙烯/碳纳米管复合纤维膜的制备

材料科学与工程学报, 2016, 34(6): 960-966. doi: 10.14136/j.cnki.issn 1673-2812.2016.06.020

空气过滤用静电纺聚苯乙烯/碳纳米管复合纤维膜的制备

汪策 ^1, , 李雄 ^2, , 程诚 ^3, , 邓莉 ^4, , 王雪芬 ^5,

1.东华大学材料学院纤维材料改性国家重点实验室,上海,201620

2.东华大学材料学院纤维材料改性国家重点实验室,上海,201620

3.东华大学材料学院纤维材料改性国家重点实验室,上海,201620

4.东华大学材料学院纤维材料改性国家重点实验室,上海,201620

5.东华大学材料学院纤维材料改性国家重点实验室,上海,201620

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51273042、21174028)和新世纪优秀人才计划资助项目(NCET-13-0725)

关键词：聚苯乙烯 , 碳纳米管 , 多级结构 , 静电纺丝 , 空气过滤

Preparation of Ultrafine Fibrous Membranes of Polystyrene/MWCNTs Composites as Air Filter by Electrospinning

Keywords： Polystyrene , MWCNTs , hierarchically structure , electrospinning , air filtration

采用静电纺丝技术制备聚苯乙烯(PS)超细纤维、PS/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合纳米纤维,并对其纤维形态结构、直径大小及空气过滤性能进行了表征.通过PS纺丝溶液浓度变化调控制备纯PS纤维多孔膜,并通过在PS纺丝液中添加不同含量MWCNTs调控纤维形态结构.SEM分析结果表明PS/MWCNTs复合纤维表面形成“褶皱”型和“山峰”型纳米级突起,复合纤维表面的粗糙度明显增加,且纤维直径明显减小.空气过滤性能测试结果发现这种多级结构使复合膜的过滤效率相比光滑的纯PS纳米纤维膜大幅提高,过滤性能得到明显改善.在85L/min气流速度下,PS/MWCNTs复合膜过滤效率高达99.95％,空气阻力为374.6Pa.选择尺寸较粗的微米级PS纤维(～2μm)和相对较细的纳米级PS/MWCNTs复合纤维(～800nm)进行混纺,调节复合膜堆积密度可使得混纺膜空气阻力降低到235.4Pa,仍能保持高的过滤效率(99.68％).

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