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在现代工业生产过程中,涉及到含尘气体过滤净化的领域十分广泛,尤其是针对高温含尘烟气的净化除尘技术是环境保护中不可缺少的一环。在诸多高温烟气净化除尘技术中,袋式除尘技术以其经济、高效等优势在市场中应用最广。近年来随着国家对烟气排放标准要求的逐渐升高,对滤料的过滤性能要求也越来越高。现阶段国内使用的滤料大多是微米级纤维,其在实现高效低阻这一目标时存在一定的瓶颈,其性能结构有待进一步提高。目前对滤料的结构层面进行创新设计,是研制新型的高效低阻的滤料的有效途径。纳米纤维气凝胶是一种低密度、高孔隙率、高比表面积的三维网络状纤维集合体。其曲折的开孔通道能够在较长的透过路径中捕获颗粒物,在构建高效低阻型空气过滤材料领域有巨大的应用潜能。目前关于将纳米纤维气凝胶用于高温烟气过滤的研究还相对较少,关于此领域的新型纳米纤维气凝胶材料亦有待开发。聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)是高温除尘领域常见的材料,其具有杰出的耐温、耐溶剂、防水拒油等优点。本课题尝试通过静电纺丝、均质粉碎、真空冷冻干燥以及热加固技术制备PTFE基微纳米纤维气凝胶。为避免PTFE材料热收缩性对气凝胶制备成型带来的影响,将可环化形成聚酰亚胺(polyimide,PI)的电纺聚酰胺酸(polyamic acids,PAAs)纳米纤维作为增强相引入PTFE纳米纤维气凝胶中,以期保证复合纳米纤维气凝胶三维结构的尺寸稳定。并且为进一步改善复合纳米纤维气凝胶的孔隙率、收缩率及过滤性能,将PTFE-聚酰胺酰亚胺(polyamideimide,PAI)共混纳米纤维代替PTFE纳米纤维与PAAs纤维进行复合,制得PTFE-PAI/PI纳米纤维气凝胶。本论文重点研究内容及结论如下:(1)纳米纤维的制备与收集通过对纺丝液配比、静电纺丝工艺进行调控,制得表面形态良好的PTFE-聚氧化乙烯(Polyethylene oxide,PEO)纳米纤维、PAAs纳米纤维以及PTFE-PAI-PEO纳米纤维,作为后续气凝胶的制备原料。结果显示:纺丝液中不同组分的配比、静电纺丝过程中推进速度等工艺皆对纳米纤维表观形态、直径产生很大影响。当PEO:PTFE:H2O=1:10:4,推进速度为0.8 mL/h,纺丝电压为20 kV,接收距离为18 cm时,可得到直径为442±43 nm的粗细均匀的PTFE-PEO纳米纤维;当推进速度为0.5mL/h,纺丝电压为15 kV,接收距离为18 cm,可得到直径341±54 nm的PAAs纳米纤维;当PEO:PTFE:H2O=1:10:19,PAI:PTFE=3:7,推进速度为0.8 mL/h,纺丝电压为18kV,接收距离为18 cm,可以得到直径402±53 nm的PTFE-PAI-PEO纳米纤维。(2)PTFE/PI纳米纤维气凝胶的制备针对纯PTFE纳米纤维气凝胶在制备过程中出现的结构塌陷、体积收缩严重等问题,尝试将静电纺PAAs纳米纤维作为支撑增强材料,通过均质化过程与PTFE纳米纤维混合。再经冷冻干燥、烧结加固过程制得PTFE/PI纳米纤维气凝胶。探究了PAAs纤维添加比例、悬浮液中纤维含量以及烧结温度对纳米纤维气凝胶的孔结构、热力学、过滤等性能的影响。结果显示:PAAs纳米纤维的加入能有效改善纳米纤维气凝胶制备过程中的塌陷收缩问题,且PI优异的热学性能还可以提高纳米纤维气凝胶的热稳定性。当PAAs与PTFE纳米纤维质量比为4:6,悬浮液中纤维含量为1%,烧结温度为300oC时,得到的PTFE/PI复合纳米纤维气凝胶形貌结构良好。并且其孔隙率达到98%以上、热分解温度高于556 o C、对PM2.0的过滤效率超过98.52%。(3)PTFE-PAI/PI纳米纤维气凝胶的制备PI纳米纤维的加入能够有效改善气凝胶的成型过程,然而其过滤效能仍有待提高。为进一步提高PTFE基纤维气凝胶的孔隙结构、改善过滤性能,以PTFE-PAI-PEO纳米纤维代替PTFE-PEO纳米纤维,与PAAs纳米纤维复合。通过前述过程制得PTFE-PAI/PI纳米纤维气凝胶。同样探究分析了两种纤维混合比例、纤维固含量、热处理温度对纳米纤维气凝胶形态成型与性能的影响。结果显示:相较于PTFE/PI纳米纤维气凝胶,加入PAI组分的PTFE-PAI/PI纳米纤维气凝胶其体积收缩率、孔隙率、过滤性能都有了很大改善。当PAAs与PTFE-PAI-PEO纳米纤维质量比为5:5、纤维固含量为1%、烧结温度为400 oC时,可得到具有稳定尺寸、高孔隙率(98.7%以上)、良好热学性能(热分解温度达505 o C以上)、高过滤性能(PM2.0过滤效率超过99.92%)的PTFE-PAI/PI复合纳米纤维气凝胶。