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采用静电纺丝技术制备聚丙烯腈（PAN）/聚乙烯吡咯烷酮（PVP）纳米纤维,将其包覆在水刺粘胶非织造布表面,制备了PAN-PVP纳米纤维/水刺粘胶非织造复合材料,考察了PAN与PVP质量比对PAN/PVP纳米纤维形貌的影响,并对复合材料的过滤性能、比表面积、透气性等进行了研究。结果表明:纺丝液中PAN和PVP最佳质量比为7∶3,静电纺丝时间为2h制备的复合材料对空气中粒径大于2μm颗粒物的过滤效率达99.93%;压差为200Pa时,复合材料的透气率为210.83mm/s,与普通口罩透气率相当;与水刺粘胶非织造布相比,复合材料的比表面积增大,过滤性能明显提高。
PAN-PVP纳米纤维/水刺粘胶非织造复合材料的制备及其性能研究
采用静电纺丝技术制备聚丙烯腈（PAN）/聚乙烯吡咯烷酮（PVP）纳米纤维,将其包覆在水刺粘胶非织造布表面,制备了PAN-PVP纳米纤维/水刺粘胶非织造复合材料,考察了PAN与PVP质量比对PAN/PVP纳米纤维形貌的影响,并对复合材料的过滤性能、比表面积、透气性等进行了研究。结果表明:纺丝液中PAN和PVP最佳质量比为7∶3,静电纺丝时间为2h制备的复合材料对空气中粒径大于2μm颗粒物的过滤效率达99.93%;压差为200Pa时,复合材料的透气率为210.83mm/s,与普通口罩透气率相当;与水刺粘胶非织造布相比,复合材料的比表面积增大,过滤性能明显提高。
质量比不同的PAN/PVP纳米纤维SEM图（放大3000倍）
1.蒸馏水浸泡前后 ＰＡＮ／ＰＶＰ纳米纤维膜
蒸 馏 水 浸 泡 前 后 ＰＡＮ／ＰＶＰ 纳 米 纤 维 的 ＳＥＭ 图。由 图 可 以 看 出：蒸 馏 水 浸 泡 前 ＰＡＮ／ ＰＶＰ纳米纤维 直 径 均 匀，纤 维 形 貌 良 好，无 明 显 的 串珠状纤维，纤维直径分布在３５０～５００ｎｍ 之间；用 蒸馏水浸泡后，纳米纤维形貌依旧保持良好，但纤维 表面粗糙度增加。原因是 ＰＶＰ易溶于水，用蒸馏水 浸泡后纳米纤维表面的部分 ＰＶＰ被溶解，导致纤维 表面粗糙程度加重。
蒸馏水浸泡前后 ＰＡＮ／ＰＶＰ纳米纤维膜的ＳＥＭ 图
[(a）浸泡前；（b）浸泡后]
2.PAN-PVP纳米纤维/水刺粘胶非织造复合材料
ＰＡＮ－ＰＶＰ纳 米 纤 维／水 刺 粘 胶 非 织 造 复合材料的ＳＥＭ 图。由图看出，大量的 ＰＡＮ／ＰＶＰ 纳米纤维附着在水刺粘胶非织造布表面，粗细不同 的纤维形成鲜明对比。与水刺粘胶非织造布相比， ＰＡＮ／ＰＶＰ纳米纤维拥有更小的直径，水刺粘 胶 非 织造布 纤 维 直 径 分 布 在１５～２０μｍ 之 间，是 ＰＡＮ／ ＰＶＰ纳米纤维的３０～４０倍。将过滤效率不同的材 料（采用不同粗细的纤维网）复合在一起，由于不同 的纤维网其孔径大小及分布不同，因此纤维粗细也 不同，从 而 能 够 实 现 对 不 同 粒 径 颗 粒 物 的 梯 度 过 滤［１５－１６］，不仅提高了 ＰＡＮ－ＰＶＰ纳米纤维／水刺粘胶 非织造复合材料的过滤效率，而且能够延长其使用 寿命。
PAN-PVP纳米纤维/水刺粘胶非织造复合材料的SEM图