Page 72 - 《精细化工》2022年第9期

·1790· 精细化工 FINE CHEMICALS
系统（TSI-8130A，美国 TSI 公司）用自带 DEHS
气溶胶发生器来评估纳米纤维复合膜的油烟过滤性
能。测试条件：将纳米纤维复合膜裁成直径 15 cm
圆形，风速 32 L/min 和气溶胶 15 mg/min，重复测
试 10 次求平均值。为了综合评价其油烟过滤性能，
根据过滤效率和过滤阻力用式（1）计算纤维膜过滤
–1
的品质因子（Q f ，Pa ）：
 ln(1  )
Q 
f  P
式中：η 为过滤效率，%；ΔP 为过滤阻力，Pa。
循环使用性及连续过滤测试条件与过滤性能测
试条件一致，并记录仪器显示的过滤效率、过滤阻
力结果。
2 结果与讨论
2.1 纳米纤维复合膜结构调控
纺丝液质量分数对纳米纤维复合膜形貌的影响
见图 1（PET/CA 共混比为 1∶1，其他实验条件同
1.2.2 节）。由图 1 可见，当纺丝液质量分数为 6%时，
能得到大量的散乱纤维〔直径为(0.8±0.02) μm〕，并
出现较大且未牵伸的珠状物质（图 1a）。这可能是
由于纺丝液质量分数低，分子链之间缠结作用小，
难以获得连续稳定的射流，纺丝不稳定（弯曲鞭动）
所致。当纺丝液质量分数增至 8%时，所得纤维形貌
明显改善，纤维明显变粗，且出现少量纺锤体（图 1b）。
当纺丝液质量分数为 10%时，纤维成型良好，直径在
0.1~0.2 μm，且相互穿插，呈现明显根须结构（图 1c）。
继续增大纺丝液质量分数到 12%时，纤维黏连严重
（图 1d）。因此，纺丝液质量分数为 10%较佳。
a—6%；b—8%；c—10%；d—12%
图 1 不同质量分数纺丝液制备的 PET/CA 纳米纤维复合
膜的 SEM 图
Fig. 1 SEM images of PET/CA nanofiber composite films
with different mass fractions
PET/CA 共混比对纳米纤维复合膜形貌的影响
第 39 卷
如图 2 所示（控制纺丝液质量分数、电压、接收距
离和纺丝速度分别为 10%、 26 kV、 16 cm 和
0.08 mL/min）。纯 PET 和 CA 纳米纤维膜纺丝成型
良好，纤维连续且光滑（图 2a、b）。但其直径差异
大，平均直径分别为（0.60±0.19）和（0.27±0.05） μm。
PET/CA 共混后，纤维成型良好，共混比对纤维形
貌有明显的影响（图 2c~f），各自成纤，形成蜂网结
构。当 PET/CA 混合共溶剂静电纺丝时，其形貌发
（1）
生显著变化。当 PET 占比较大〔m(PET)∶m(CA)=
9∶1〕时，所纺纤维直径较粗（0.3~1.3 μm），CA
均匀分散于 PET 中（图 2c）。当 m(PET)∶m(CA)=8∶
2 共混时，所制备的纤维纵横交错，劈裂的纤维如
根须般弯曲分叉（图 2d），直径粗（约 300 nm）的
纤维交错形成根冠，直径细（约 100 nm）的纤维组
成根须穿插其中。纤维形貌出现明显变化，这些变
化可能是 PET/CA 共混比接近两者分相的临界点，
部分分相各自成纤，形成根须状纳米纤维。这些根
须状蓬松结构，可能有利于其在烹饪油烟过滤上的
应用。继续调整 m(PET)∶m(CA)=7∶3 时，纤维直
径增至约 1.5 μm 且出现少量约 0.08 μm 较细纤维，
根须结构消失（图 2e）。当 CA 占比提高〔m(PET)∶
m(CA)=6∶4〕时，形成大量较细纤维（≤0.08 μm），
PET/CA 完全分相（图 2f）。
a—1∶0；b—0∶1；c—9∶1；d—8∶2；e—7∶3；f—6∶4
图 2 PET/CA 不同共混比纳米纤维复合膜的 SEM 图
Fig. 2 SEM images of PET/CA nanofibrous composite films
with different mass ratios
为进一步观察 PET/CA 纳米纤维复合膜形貌，
通过电子显微镜拍摄 8∶2 PET/CA 纳米纤维复合膜
的截面照片，如图 3 所示。