【摘 要】
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近年来,随着工业化的迅速发展,空气污染问题蔓延全球,严重影响了人们的生活与健康。因此,制备可以有效阻挡颗粒物（PM）的过滤材料是一项重大的课题。静电纺丝技术制备的纤维膜具有纤维直径可控、孔隙率高、比表面积大等优点,可以在较低的压力降下实现高的过滤效率。因此静电纺丝技术在空气过滤领域得到了广泛的研究与应用。但是大多数的电纺空气过滤膜的制备工艺复杂且会对环境造成二次污染。而且在个人防护领域,更会对纳米
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近年来,随着工业化的迅速发展,空气污染问题蔓延全球,严重影响了人们的生活与健康。因此,制备可以有效阻挡颗粒物（PM）的过滤材料是一项重大的课题。静电纺丝技术制备的纤维膜具有纤维直径可控、孔隙率高、比表面积大等优点,可以在较低的压力降下实现高的过滤效率。因此静电纺丝技术在空气过滤领域得到了广泛的研究与应用。但是大多数的电纺空气过滤膜的制备工艺复杂且会对环境造成二次污染。而且在个人防护领域,更会对纳米纤维膜提出良好的生物相容性和无毒性的要求。针对这一问题,本论文选取水溶性聚合物和生物基小分子材料为原料,结合静电纺丝技术和交联改性技术成功制备了生物相容性良好的纳米纤维膜,整个制备过程也未使用任何有毒试剂,不会对环境造成污染。本论文具体研究工作和成果如下:（1）选择水溶性高聚物聚乙烯醇（PVA）和生物基小分子材料木质素磺酸钠（LS）为原料,通过结合静电纺丝和交联改性技术制备出环境友好的空气过滤纳米纤维膜。主要研究了纳米纤维膜的力学性能、过滤性能和透光性能。结果表明,改性后的复合纤维膜的力学性能得到明显的提升,拉伸应力从15.6 MPa提升到25.8 MPa,断裂伸长率由85.5%提高到358.3%。此外复合纳米纤维在24.5Pa的压力降下对particulate matter 2.5(PM2.5)的过滤效率高达99.4%,品质因子（Quality Factor,QF）值为0.212 Pa-1。经过10次循环过滤后,所得到的空气过滤器仍具有较高的过滤性能。同时我们发现,当PVA-LS纳米纤维膜实现高达99%以上的过滤效率时,透光率可以达到78%,展现出优异的光透过性。（2）选择植物多酚单宁酸（TA）对聚乙烯醇溶液进行氢键交联改性。由于TA和PVA之间的氢键作用力,PVA-TA纳米纤维膜的拉伸强度和伸长率分别提高了57%和152%。此外,PVA-TA纳米纤维膜在35 Pa的压降下对particulate matter1.0(PM1.0)的去除率为99.5%,QF值可达0.15 Pa-1,表现出良好的综合过滤性能。经过10次循环过滤后,其过滤效率仍高于99%,压降仅为35.5 Pa。（3）最后,将复合纳米纤维膜与商业口罩过滤材料的过滤性能进行比较。结果表明复合纳米纤维膜表现出更加优异的过滤性能。此外复合纳米纤维膜还展现出良好的稳定性,避免了大量丢弃口罩造成的环境污染问题。因此,我们希望本研究能够为环保过滤器的开发提供有价值的见解,并为人们在户外环境中提供保护。
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