高取向立构复合化聚乳酸超细纳米纤维膜的制备及长效驻极与滤除PM0.3性能

王存民, 江亮, 李佳琪, 李欣雨, 张一帆, 袁慧, 张明明, 朱金佗, 徐欢, 雷磊, 侯冲, 郭震, 何新建

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高等学校化学学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (10) : 29-39.

高取向立构复合化聚乳酸超细纳米纤维膜的制备及长效驻极与滤除PM0.3性能

  • 王存民, 江亮, 李佳琪, 李欣雨, 张一帆, 袁慧, 张明明, 朱金佗, 徐欢, 雷磊, 侯冲, 郭震, 何新建
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摘要

利用聚L-乳酸(PLLA)和聚D-乳酸(PDLA)链之间建立的立构复合产生强的分子间相互作用,并通过高压电场极化和高倍取向拉伸赋予聚乳酸(PLA)纳米纤维高的取向和细化,同时促进电活性相(β相、立构复合晶)的形成.得益于高取向的纤维形貌和优异的电活性,高取向立构复合化PLA(AS-PLA)纳米纤维膜的介电常数和表面电位分别高达1.68和5.4 kV.同时,AS-PLA纳米纤维膜表现出卓越的过滤性能和摩擦电性能,特别是PDLA添加量为40%时制备的PLLA/PDLA40纳米纤维膜,即使在85 L/min的高气流量下对超细空气颗粒物(PM0.3)的滤除效率仍达到90.51%,且空气阻力仅为240.6 Pa,明显优于纯PLA纤维膜(滤除效率80.34%,空气阻力251.4 Pa).此外,在高湿度(RH=70%)和高强度呼吸气流(85 L/min)条件下,由AS-PLA纳米纤维膜作为摩擦电活性层组装的摩擦纳米发电机(TENG)过滤器仍显示出优异的PM0.3去除效率,达到95.02%,远远超过普通PLA过滤器(去除效率仅为89.50%),表现出强的电荷再生能力.电活性的提高显著改善了纳米纤维膜的初始极化能力和摩擦电性能,在保证纤维膜初始电荷充足的同时可依赖摩擦电效应实现电荷再生,在不牺牲空气阻力的前提下实现长效过滤.

关键词

立构复合化聚乳酸 / 取向纤维 / 电活性 / 摩擦电效应 / 超细空气颗粒物滤除

中图分类号

X513 / TQ342 / TB383.2

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王存民, 江亮, 李佳琪, 李欣雨, 张一帆, 袁慧, 张明明, 朱金佗, 徐欢, 雷磊, 侯冲, 郭震, 何新建. 高取向立构复合化聚乳酸超细纳米纤维膜的制备及长效驻极与滤除PM0.3性能. 高等学校化学学报. 2024, 45(10): 29-39

基金

国家自然科学基金(批准号:52003292,52174222); 国家重点研发计划项目(批准号:2023YFC3011704); 中国矿业大学研究生创新计划项目(批准号:2024WLKXJ143,2024WLJCRCZL272,2024WLKXJ140); 中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2024-10958,2024-10967); 江苏省研究生科研与实践创新计划项目(批准号:KYCX24_2917,SJCX24_1403,KYCX24_2914)资助

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