【摘 要】
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近年来,随着工业化的快速发展,空气质量问题日益严重,对人体健康造成重大损害,因而使用空气净化系列产品成为人们预防疾病的一项重要举措。驻极体空气过滤材料是一类新型过滤材料,基于过滤材料本身的物理拦截、惯性效应、布朗扩散、重力沉积等效应,对材料进行驻极处理使其带上电荷,能够对空气中的带电粉尘起到静电吸附的作用,从而改善材料的过滤性能。使过滤材料能够带上均匀并稳定的电荷是研究的热点。本征态聚苯胺是一种绝
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近年来,随着工业化的快速发展,空气质量问题日益严重,对人体健康造成重大损害,因而使用空气净化系列产品成为人们预防疾病的一项重要举措。驻极体空气过滤材料是一类新型过滤材料,基于过滤材料本身的物理拦截、惯性效应、布朗扩散、重力沉积等效应,对材料进行驻极处理使其带上电荷,能够对空气中的带电粉尘起到静电吸附的作用,从而改善材料的过滤性能。使过滤材料能够带上均匀并稳定的电荷是研究的热点。本征态聚苯胺是一种绝缘体,体积电阻率高,介电性能好,具有很好的储能特性。目前市场上制备空气过滤材料的加工工艺主要是针刺工艺和熔喷工艺,针刺非织造布因其容尘量大而广泛用于工厂的废气排放处理等领域,但过滤精度低;熔喷非织造布因其孔径小、过滤精度大而广泛应用于口罩、空气净化器等领域,但容尘量低,使用寿命短。因此本课题基于针刺过滤材料容尘量大、使用寿命长等特点将聚丙烯针刺过滤材料与本征态聚苯胺复合进行驻极处理以改善聚丙烯针刺过滤材料的过滤性能,以拓宽聚苯胺的应用领域。本课题主要做了以下研究内容:(1)采用针刺加固工艺制备了克重为100g/m2的聚丙烯针刺过滤材料。采用原位聚合法制备了聚苯胺/聚丙烯复合空气过滤材料,并对聚苯胺原位聚合法的聚合条件进行了单因素实验分析,并通过各基本性能测试得到了最佳聚合条件为盐酸浓度为0.8mol/L、苯胺单体浓度为0.8mol/L、过硫酸铵浓度为1mol/L,此时聚苯胺的附着量达到最大,并且体积电阻率最大。(2)采用自行组建的电晕驻极装置对聚丙烯针刺过滤材料和聚苯胺/聚丙烯复合空气过滤材料进行了电晕驻极,通过单因素实验探讨了不同驻极条件对材料的影响规律,并对比分析了两种材料的性能变化情况。最后采用正交实验设计的方法得出最佳的驻极条件,在此条件下,观察分析了材料的电荷衰减情况和电荷分布情况。结果表明材料的表面静电势与驻极条件密切相关,通过聚苯胺与聚丙烯针刺过滤材料进行复合,电晕驻极后较之单一聚丙烯材料的表面静电势提升60%左右、过滤效率提升20%左右、300h内电荷保留率为60%左右。(3)采用试样平磨仪对材料进行了摩擦驻极处理,通过单因素实验探讨了摩擦驻极条件对材料的影响规律,并对比了两种材料的性能变化情况。最后采用了正交试验设计的方法得出最佳的摩擦驻极条件,在此条件下,观察分析了材料的电荷衰减情况和电荷分布情况。结果表明各实验影响因素的显著性影响排序为摩擦压力>摩擦次数>摩擦速度。通过聚苯胺与聚丙烯针刺过滤材料进行复合,摩擦驻极后较之单一聚丙烯材料的表面静电势提升25%、过滤效率提升12%左右,30min内电荷保留率为50%左右。(4)根据电晕驻极和摩擦驻极对材料性能的影响情况进行了对比分析。比较两种驻极工艺,电晕驻极能够使得材料表面获得更高的表面静电势,但摩擦驻极的电荷分布更为均匀,且两种驻极工艺对材料的过滤性能提升相差不大,但摩擦驻极容易因摩擦过度使材料发生磨损而导致电荷逸散加快和过滤性能变差。图23幅,表17个,参考文献75篇。
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