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活性碳纳米纤维基复合过滤材料的制备及其空气过滤性能表征*

2021-12-31刘玲玲龚林红庞蓉蓉张鑫磊曾蔡曼曼刘延波

产业用纺织品 2021年8期

刘玲玲 刘 垚 龚林红 陈 倩 庞蓉蓉 张鑫磊曾 鸣 蔡曼曼 刘延波,

1. 武汉纺织大学纺织科学与工程学院,湖北 武汉430200; 2. 武汉纺织大学化学与化工学院,湖北 武汉430200; 3. 天津工业大学纺织科学与工程学院,天津 300387

目前,高温气体过滤材料主要采用微米级的玻璃纤维、芳纶(Nomex)、聚苯硫醚(PPS)纤维、聚酰亚胺(P84)纤维等为原料,通过先将其制成针刺毡,再经聚四氟乙烯(PTFE)覆膜制得[1]。这几种高温气体过滤材料各有优势,但是耐高温程度有限,且需要覆PTFE膜才能达到一定的过滤效果。

酚醛树脂是酚类化合物和醛类化合物缩聚而成的一种合成树脂,具有良好的耐热性、耐燃性、耐水性、耐酸性,且绝缘性优良[2],同时酚醛树脂还是优良的碳源,其碳化产率高,且碳化过程中分解出的物质危害少。以苯酚和甲醛为原料合成热固性酚醛树脂,借助静电纺丝技术获得酚醛纳米纤维,再通过加热固化即可得到不溶不熔的纳米纤维[3],然后在此基础上制得酚醛基活性碳纳米纤维,最后通过复合聚酰亚胺(PI)电纺膜和玻璃纤维针刺毡,可制得能有效过滤空气中微小颗粒物(PM2.5)和有害气体(VOCs)的活性碳纳米纤维复合过滤材料。

本文将以苯酚和甲醛为原料,利用静电纺丝技术,通过对制备的酚醛树脂纳米纤维材料进行碳化和活化处理,获得活性碳纳米纤维材料;再以此为滤芯,与自制的静电纺PI纳米纤维膜(即PI电纺膜)及玻璃纤维针刺毡复合,制备出高温气体用过滤材料,并对其结构和过滤性能进行测试与表征。……

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