气电纺SI02/PTFE纳米纤维防水透湿膜制备及抗污性能研究

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防水透湿材料是一种兼顾防水和透湿性的功能面料,又被称为可呼吸材料或人造皮肤材料,在防护服装和户外休闲服装等领域发挥着重要作用。聚四氟乙烯(PTFE)具有高强、耐温、耐酸碱和化学稳定等性能,引起了人们的高度重视。本文基于荷叶仿生效应,利用PTFE优异的物化特性和SiO2纳米粒子掺杂作用,借助气电纺丝技术和高温煅烧工艺,旨在开发出具有耐酸耐碱、耐腐蚀等特种防水透湿和抗污材料,为新型防水透湿材料开发提供一定的理论和实验依据。  本论文基于气电纺丝技术,以60%PTFE乳液作为主要原料,通过加入不同含量SiO2的纳米粒子经高温煅烧制备出超疏水性珠状SiO2/PTFE纳米纤维膜。通过TG、XRD、FTIR、ESM等测试结果,分析SiO2/PTFE纳米纤维膜的热稳定性、纤维组分以及纤维形貌等信息,探讨不同含量的SiO2对复合纤维结构和性能的影响。同时分析了超疏水性珠状SiO2/PTFE纳米纤维膜的孔径分布、孔隙率、吸水率、透气透湿性以及接触角测试等性能,探讨不同含量SiO2对复合纤维膜的防水透湿性能的影响。最后还对超疏水性珠状SiO2/PTFE纳米纤维膜的抗污性能进行了研究。  结果表明,SiO2加入可构筑了凸起结构的粗糙表面,与纯PTFE纤维膜相比,珠状SiO2/PTFE纳米纤维膜(BLNFMs)表现出超疏水表面,其前进水角(θadv)和水接触角(WCA)分别高达161°和155°;随着SiO2含量增加,复合纳米纤维膜孔隙结构、透气性、透湿性随着增大,且具有良好的线性关系;纳米SiO2含量为7.3 wt%时,BLNFMs具有适度的透湿性(9.7 kg·m-2·d-1)和透气性(7.2mm·s-1);BLNFMs展现出了优异的耐酸碱和耐摩擦性能,经过30次磨损或者在PH值从0到12的强腐蚀性溶液中暴露24 h,BLNFMs仍能保持超疏水表面,此外,BLNFMs具有优异抗污特性,在膜蒸馏,多功能防护服等领域具有潜在应用的前景。
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