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摘要：空气过滤材料开发已经向高效低阻的趋势在发展，通过使用静电纺丝技术已经能得到聚偏氟乙烯（PVDF）-聚丙烯腈（PAN）复合纳米纤维，将其与丙纶熔喷非织造布复合就会生成新型的复合高效过滤材料，通过对PVDF与PAN的研究，并将其从质量将其表面形貌、溶液性质、以及表面积进行比较，从而得到透气性和过滤性带来的影响。
关键词：静电纺丝技术；聚偏氟乙烯-聚丙烯腈复合纳米纤维；空气过滤；
本文中研究选用的基布为熔喷无纺布，利用静电纺丝技术制备出聚偏氟乙烯（PVDF）-聚丙烯腈（PAN）复合纳米纤维，并借用熔喷无纺布将空气中存在的大颗粒进行截断，再使用静电纺丝PVDF-PAN复合纤维膜将空气中细微的小颗粒再次进行隔离，从而得到阶梯型新型复合过滤材料，这对熔喷无纺布在空气过滤性能上再上一个新台阶，与此同时，对静电纺纤维膜在使用时间上也是一种有效的延长。
1PVDF-PAN溶液的勃度和电导率
纤维膜的形貌以及纤维膜性能是极易对溶液的性质发生变化的。为了使电放纤维膜具有较高的可纺性，并能够使每根纤维膜在粗细上保持一致，这就取决于溶液浓度的掌握与电导率的适中。在PVDF/PAN质量比不相同时，溶液的黏度与电导率发生的变化可以通过图一完全掌握，当PVDF质量含量低于PAN时，这时的溶液黏度相对偏高，其原因在于PAN属于极性大分子，在大分子间有着极强的相互作用力，这些作用力将溶液的黏度提高了。当PAN质量含量低于PVDF时，三种配比方式所配出来的溶液在黏稠度的差别上几乎可以看不出，其原因在于PVDF中存在着F官能团，而F官能团有属于对称结构，所以将非极性展现出来，相对使得分子间的作用力偏小。纺丝存在一定的黏稠度是有好处的，这样才能有效缠结分子链，达到溶液射流抵抗电场力拉伸的目的。如果有效缠结浓度分子链被溶液浓度达到时，在浓度不断增大的情况下纤维直径也会随之不断增大，所以为了更好地确保溶液能够成纤的情况下，越低的溶液浓度的得到的纤维直径越小。
在PAN逐渐减少的情况下，溶液所产生的电导率也在随之降低。当3：5和1：2成为PVDF/PAN质量比时，这种情况下电导率不会发生太大变化。原因在于PAN中极性基团的不对称电荷表现出高电导率，而PVDF为非极性聚合物，所以电导率较低。电场对其形成有效地牵伸是在高电导率的情况下形成的，从而将力学性能在纤维膜中大力提升，这样所得到的纤维直径偏小。
图1小同PVDF/PAN质量比PVDF-PAN溶液的黏度
通过对丝的纺织可以知道，溶液在PVDF含量较多时不可能成为连续丝条，这时得到的是粉状珠滴，这一现象的出现主要在于偏低的溶液黏度，还有偏低的溶液电导率。通过纺丝还能了解到3：5的PVDF-PAN质量比，拥有较好的可纺性，所以选择这一配比开展西医研究实验。
2PVDF-PAN纤维膜的微观形貌
PVDF/PAN质量比在不同情况下，扫描电镜图片中所得的静电纺纤维膜均不同。在PAN的含量逐渐提高的同时，得到改良的是纤维的均匀性。而3：5的PVDF/PAN质量比所得到的粗细则是最为标准均匀的，所得到的纤维直径使用Image软件测量为0.59um。另外，当2：1的PVDF/PAN质量比时，所含的PVDF含量偏多，这是所得到纤维直径就不均匀差距偏大，在纤维中虽然可以见到少量的及细纤维，可是，还是纺锤状纤维占多数。发生这种问题的原因有可能是PVDF在纤维中含量偏高引起的，这就造成相对偏低的溶液黏度（在图一中可见到），这种情况下，对纤维直径的细化是有帮助的。对PAN含量逐渐增大，在纤维的表面就会见到凹型坑孔。这些凹孔的出现有可能是因为PAN溶进了空气中的水汽，在对丝进行纺织时，在纤维表面有水汽附着，在固化时这些水汽在纤维表面占据一些空间，纤维表面的这些凹孔就是当水气挥发后出现的。
3PVDF-PAN纤维膜的比表面积
PVDF/PAN质量比不同时可以得到PVDF-PAN纤维膜的N：吸附脱附等温线。吸附和脱附曲线会组成一个之后闭合环，当PAN含量逐渐增加时，N：吸附量也随之增强，这就代表有更大的孔体积存在于纤维膜。通过使用BET法计算，可得到的PVDF/PAN质量比不同时PVDF-PAN纤维膜的比表面积。3：5的PVDF/PAN质量比时，这个时候的表面积达到9.794mz/g是最大的，与2：1时的PVDF/PAN相比增大了接近一倍。纤维直径变均匀的原因是因为PAN含量的增高，在SEM图中可以看到，较多的PVDF含量，虽然可以降低溶液的黏稠度，可是也可以使纺锤状结构还有比较粗的纤维的表面积也会变得偏低，还有就是纤维表面出现的凹坑结构也可以通过PAN含量的增高的得到改善，将表面积比的提高对纤维膜过滤性能也会有很大的提高。
4PVDF-PAN纤维膜的透气性
在过滤时使用的材料，需要保证其舒适性，那么透气性就是不可缺少的。纤维膜的透气性受纤维直径直接影响，堆积密度越大代表直径越小，这时的空气阻力也就越大，这就不会有很好的透气性。当PAN的含量逐渐增加时，这时纤维膜的透气率也会慢慢变小。这是由纤维的外形决定的，如果有较多的PVDF时，这时所得到的纤维直径出现粗细不一的情况就偏高，这里虽然也能见一些纤维有较细直径，可是大多数的纤维还是以纺锤状纤维形式存在的，这样对空气在拦截时就不会有一定效果，所以这时的透气性就是非常好的；当PAN含量逐步增多，这时的纤维直径差距较小并比较均匀，PVDF含量偏低时，紧密的纤维排列导致纤维间存在的空隙变小，这时就没有良好的透气性。另外，PAN含量的逐渐增加，使得凹孔结构出现在纤维表面，这样对空气的流通收到了一定的阻碍，受到阻碍的空气只能改变流通方向，透气率也随之减少。
5PVDF-PAN/熔喷PP无纺布的过滤性能
在PAN含量较高的情况下，这时对于纤维膜有较高的过滤阻力，同时过滤效率也随之增高。可是在过滤材料的使用中，偏高的过滤效率与较小的过滤阻力是过滤材料的最好展现，所以在文中对过滤膜的综合能力的评定是通过过滤因子进行衡量的。PVDF/PAN质量比的不断增加，这是的过滤品质因子数值为0.0607，0.0495，0.0640，0.0987和0.0951即3：5的PVDF/PAN质量比，这是所得到的过滤效果为最佳过滤效果，这有可能是应为较细并且均匀的纤维拦截和过滤粒子的作用也得到提高。经过这种办法制出的复合滤材在过滤效率上是熔喷PP基布（过滤效率为60%-90%）所不能比拟的，并且滤阻较熔喷PP基布（滤阻为30-50mmH2O（1mmH20=9.8Pa））没有太大的增长空间。这种方法既简单又能够使空气过滤效果大幅提高。
6结语
在PVDF-PAN复合纤维膜的制作中使用静电纺丝法：（1）在进行静电纺丝时，为了提高溶液的黏度和电导率可以再溶液中加入PAN，这样做可以有效缠结分子链，从而可以使得纤维更细并且均匀；（2）在3：5的PVDF/PAN质量比情况下，这时纤维膜表面积为2：1的PVDF/PAN的2倍，这时的过滤效率极高可达到99.95%，有77mmH2O（1mmHz0=9.8Pa）的过滤阻力，得到0.0987最佳的过滤品质因子。将PVDF-PAN复合纤维膜与熔喷PP无纺布溶和使用，得到PVDF-PAN/熔喷PP复合滤材，可以广泛应用于空气过滤并取得较好效果。
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