無(wú)機(jī)添加劑對(duì)聚醚砜復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)與性能研究

孫麗穎 錢(qián)建華 沈偉堅(jiān) 羅彥紅

摘要：為改善以聚醚砜涂層的PP熔噴非織造布的空氣過(guò)濾性能，實(shí)驗(yàn)以聚醚砜（PES）為膜材料，N，N二甲基乙酰胺（DMAc）為溶劑，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）為成孔劑，無(wú)機(jī)物L(fēng)iCl、ZnO和SiO2為添加劑，PP熔噴非織造布作為支撐材料，通過(guò)改變無(wú)機(jī)添加劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而制備得到不同性能的復(fù)合膜材料。通過(guò)測(cè)試表明，隨著添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，LiCl的復(fù)合膜透氣性下降，過(guò)濾性能先提高后下降，膜的孔徑降低;ZnO的復(fù)合膜透氣性先增加后下降，過(guò)濾性能有所增加，孔徑略有增加;SiO2的復(fù)合膜透氣性降低，過(guò)濾性能增加，平均孔徑降低。

關(guān)鍵詞：聚醚砜復(fù)合膜;空氣過(guò)濾;透氣量;表面結(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ028.8文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009-265X（2020）01-0011-07Study on Influence of Inorganic Additives on Structure and Properties of

Polyethersulfone Composite Membranes

SUN Liying， QIAN Jianhua， SHEN Weijian， LUO Yanhong

Abstract：In order to improve the air permeability of polyethersulfonecoating PP meltblown nonwovens， composite membrane materials of different properties were prepared with polyethersulfone （PES） as membrane material， N，Ndimethylacetamide （DMAc） as solvent， polyvinylpyrrolidone （PVP） as poreforming agent， LiCl， ZnO and SiO2 as additive， and PP meltblown nonwoven fabric as supporting material by changing the mass fraction of inorganic additive. Tests show that with the increase of additive concentration， the air permeability of composite membrane with LiCl decreases， the filtration performance improves first and then degrades， and pore diameter of the membrane decreases. The air permeability of composite membrane with ZnO increases first and then decreases， the filtration performance improves， and the pore diameter increases slightly. The air permeability of composite membrane with SiO2 decreases， the filtration performance improves， and the average pore diameter decreases.

Key words：PES composite membrane; air filtration; air permeability; surface structure

近年來(lái)由于空氣污染問(wèn)題日益顯著，PP熔噴非織造布被廣泛應(yīng)用于空氣過(guò)濾領(lǐng)域，但是普通的非織造布制成的空氣過(guò)濾材料通常不能滿足人們的需求，所以如何增強(qiáng)空氣的過(guò)濾性能成為研究熱點(diǎn)。帝國(guó)化學(xué)工業(yè)有限公司所研發(fā)的聚醚砜（PES）材料，是一種綜合性能較為優(yōu)良的制膜材料[1]，并以其優(yōu)異的性能，逐漸實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。

目前，對(duì)聚醚砜膜進(jìn)行改性處理是主要的研究方向之一，主要的改性方法有共混改性、接枝改性、靜電紡絲、添加納米粒子雜化等，主要改良的性質(zhì)有膜的親水性、抗污染性、過(guò)濾性能和抗菌性能等。汪策[2]通過(guò)PS和MWCNTS進(jìn)行混合配制成溶液再進(jìn)行靜電紡絲制備出了高過(guò)濾性能的復(fù)合膜。張瑩瑩等[3]通過(guò)靜電紡絲制備空氣過(guò)濾用抗分層聚酰胺66/聚丙烯腈/聚醚砜（PA66/PAN/PES）三明治結(jié)構(gòu)膜，有效地避免了基材和膜之間的分離現(xiàn)象。鄧巧云等[4]對(duì)甲殼素納米纖維/聚醚砜復(fù)合膜做了相關(guān)研究。

本文通過(guò)添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的LiCl、ZnO和SiO2制備出鑄膜液，將其與PP熔噴非織造布相結(jié)合制備復(fù)合膜，在凝固浴中完成相轉(zhuǎn)化過(guò)程[5]。通過(guò)對(duì)復(fù)合膜的孔徑、透氣率、過(guò)濾效率的測(cè)量和對(duì)膜的表面和截面結(jié)構(gòu)觀察分析，研究不同的添加劑和添加劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)復(fù)合膜的微孔結(jié)構(gòu)與空氣過(guò)濾性能的影響，為改善空氣過(guò)濾性能增加可行性方案。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器

聚乙烯吡咯烷酮（PVP）（平均分子量：58000，K2932，上海厚誠(chéng)精細(xì)化工）;聚醚砜（PES）（寧波德琦特種塑料有限公司）;N，N二甲基乙酰胺（DMAc）（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）;無(wú)水氯化鋰（LiCl）（杭州高晶精細(xì)化工有限公司）;氧化鋅（ZnO）（杭州高晶精細(xì)化工有限公司）;二氧化硅（SiO2）（杭州高晶精細(xì)化工有限公司）;PP熔噴非織造布（實(shí)驗(yàn)室自制，332.67 g/m2，0.185 mm）。

SHANGPING FA 2004電子天平（梅特勒托利多儀器有限公司）;電熱鼓風(fēng)干燥箱（寧波市實(shí)驗(yàn)儀器制備廠）;攪拌電機(jī)（常州國(guó)華電器有限公司）;HH6型電子恒溫不銹鋼水浴鍋（常州智博銳有限公司）;HLKGH3125C型臺(tái)式涂膜機(jī)（蘇州圣懇自動(dòng)化科技有限公司）;YG461D數(shù)字式織物透氣量?jī)x（溫州方圓儀器有限公司）;JSM5610 LV掃描電鏡（日本株式會(huì)社）;SXL1053濾料試驗(yàn)臺(tái)（蘇州市蘇信凈化設(shè)備廠）;普氮（杭州今工特種氣體有限公司）;3H2000PSI靜態(tài)容量法比表面及孔徑分析儀（貝士德儀器科技有限公司）。

1.2非織造布聚醚砜復(fù)合膜的制備方法

首先，把粉末狀聚醚砜（PES）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）放進(jìn)烘箱中進(jìn)行烘干，在58 ℃下放置4 h，將水分完全去除，以免影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度。如表1所示，稱取藥品PES與PVP、溶劑DMAc以及添加劑，將它們放進(jìn)圓底燒瓶中。把燒瓶固定在攪拌機(jī)上進(jìn)行攪拌，水浴的溫度為80 ℃，攪拌溶解藥品及溶劑設(shè)置攪拌機(jī)速度為120 r/min，直至得到穩(wěn)定透明的鑄膜液。然后真空靜置，把溶液進(jìn)行脫泡處理。將準(zhǔn)備好的PP熔噴非織造布平鋪在涂膜機(jī)的玻璃板上，調(diào)整刮刀的位置，設(shè)置厚度為70～72 μm，刮刀的速度40 cm/s，得到液態(tài)的初生膜。將初生膜靜置10 s，然后放進(jìn)純水中，等鑄膜液的相轉(zhuǎn)化過(guò)程完全完成后，得到白色固態(tài)復(fù)合膜，再轉(zhuǎn)移到純水中浸泡，進(jìn)行第二次的水浴，時(shí)間為12 h，期間4 h換一次水。將制得的聚醚砜復(fù)合膜在常溫下晾干以備測(cè)試。

1.3測(cè)試方法

1.3.1復(fù)合膜的透氣性能測(cè)試

透氣性能的主要指標(biāo)就是透氣量。依據(jù)GB/T 6165—2008《高效空氣過(guò)濾器性能試驗(yàn)方法效率和阻力》，本試驗(yàn)中所測(cè)得的透氣量是在兩艙室壓差為200 Pa條件下，在一定測(cè)試時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)試樣一定面積的氣流量[6]，單位為L(zhǎng)/（m2·s）。

1.3.2復(fù)合膜的過(guò)濾效率測(cè)試

復(fù)合膜最重要的指標(biāo)之一就是過(guò)濾效率，一般測(cè)量過(guò)濾效率的方法是：在壓縮空氣的狀態(tài)下，將聚苯乙烯（直徑0.3 μm）溶膠攪動(dòng)使之氣化，氣化干燥后得到的粒子，放進(jìn)風(fēng)道中，設(shè)置濾速為32 L/min。計(jì)算式（1）為[6]：

Pi=N1i-N2iN1i×100%（1）

式中：Pi為粒徑分組（0.50、1.00、2.00 μm和5.00 μm）計(jì)數(shù)效率;N1i為上風(fēng)側(cè)大于或等于某粒徑粒子計(jì)數(shù)濃度的平均值，粒/L;N2i為下風(fēng)側(cè)大于或等于某粒徑粒子計(jì)數(shù)濃度的平均值，粒/L。

1.3.3復(fù)合膜的平均孔徑測(cè)試

對(duì)試樣的孔徑分布情況進(jìn)行測(cè)量，從而得到膜平均孔徑大小的數(shù)據(jù)，最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行材料孔徑的表征。首先，對(duì)復(fù)合膜進(jìn)行編號(hào)，然后將其裁剪成圓形，其直徑大小為2 cm。將試樣放進(jìn)潤(rùn)濕劑中，30 s，進(jìn)行充分的浸潤(rùn)。將潤(rùn)濕好的試樣放進(jìn)試樣室，得到數(shù)據(jù)，根據(jù)式（2）計(jì)算得到孔徑大小。

Di=2.86γP[7]i（2）

式中：Di為試樣中第i個(gè)孔的直徑，μm;γ為浸潤(rùn)液的表面張力，10～5 N/cm;Pi為瞬時(shí)壓力，kPa。

1.3.4復(fù)合膜表觀形貌

首先對(duì)試樣進(jìn)行干燥，將其裁剪并用液態(tài)氮?dú)膺M(jìn)行脆斷[8]，然后將試樣用導(dǎo)電膠布固定在樣品臺(tái)的正面和側(cè)面，對(duì)試樣進(jìn)行鍍金，使用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)復(fù)合膜的表面及橫截面進(jìn)行觀察。

2結(jié)果與討論

2.1添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)膜透氣性能的影響

在一定的PES與PVP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值的條件下，通過(guò)添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的無(wú)機(jī)添加劑LiCl、ZnO和SiO2制備得到的膜，對(duì)其透氣率的影響如圖1、圖2、圖3所示。

由圖1和圖2可知，LiCl和SiO2隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，膜的透氣量明顯下降，LiCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由4%增加到6%時(shí)，透氣量由4.72 L/（m2·s）急劇下降到1.66 L/（m2·s）;SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)，透氣量為3.59 L/（m2·s）。所以添加LiCl的膜透氣性優(yōu)于SiO2。其原因是在復(fù)合膜的制備過(guò)程中，隨著添加劑的增加，鑄膜液黏度增加，使鑄膜液的相平衡體系改變，減慢了相分離過(guò)程，使得膜結(jié)構(gòu)變得更為致密，多孔結(jié)構(gòu)形成的更為困難，同時(shí)會(huì)在一定的程度上抑制減少大孔形成。

如圖3所示，在ZnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，透氣量最大，為7.90 L/（m2·s）。隨著添加劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，膜的透氣量先增加，后下降。其原因是ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)低時(shí)，ZnO的親水性占主導(dǎo)性，在相轉(zhuǎn)化過(guò)程中，加速其轉(zhuǎn)化速率，形成的空隙比較大。ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2%后，鑄膜液黏度增加，抑制了大分子的運(yùn)動(dòng)，形成的孔徑大小不均，所以透氣量降低。

2.2添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)膜過(guò)濾性能的影響

在一定的PES與PVP質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值的條件下，通過(guò)添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的無(wú)機(jī)添加劑LiCl、ZnO和SiO2制備得到的膜，對(duì)其過(guò)濾性能的影響如圖4、圖5、圖6所示。

從圖4中可以看出，在LiCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)膜的過(guò)濾效率高，隨后過(guò)濾性能下降。原因是隨著LiCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，Li+的親水性能逐漸飽和，而且LiCl會(huì)在膜的表面發(fā)生團(tuán)聚固化，原本光滑的膜表面布滿了團(tuán)聚的顆粒，使得膜的表面凹凸不平，破壞了原有的微孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致復(fù)合膜的過(guò)濾效率隨著LiCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而減小。

由圖5和圖6可以看出，ZnO和SiO2的變化基本相同，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，過(guò)濾效果增加。ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，過(guò)濾效率為74.29%，最低。隨著SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，對(duì)空氣過(guò)濾效率影響幅度減小，最后趨于穩(wěn)定。可能是因?yàn)殡S著添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)更加致密，并且隨著鑄膜液在基布上的滲透作用，會(huì)抑制大孔的形成，膜中指狀孔的連貫性也大幅下降，從而使得過(guò)濾效率增高，但是由于膜的透氣率較低，可以得知膜的孔隙率較低，膜的過(guò)濾阻力較大，過(guò)濾效率也增加。

2.3添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)膜平均孔徑的影響

在一定的PES與PVP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值的條件下，通過(guò)添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的無(wú)機(jī)添加劑LiCl、ZnO和SiO2制備得到的膜，對(duì)其孔徑的影響如表2所示。

由表2可知，膜的平均孔徑隨ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，先減小后增大，但是不明顯。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的膜孔徑最大?？赡茉蚴?，當(dāng)ZnO在鑄膜液中達(dá)到一定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)后，ZnO的親水性影響更大，在相轉(zhuǎn)化過(guò)程中，ZnO會(huì)促使鑄膜液中的溶劑和凝固浴中的水的交換速率加快，從而形成孔，使得膜的孔徑增大。隨著ZnO的量增加，溶液黏度提高，當(dāng)黏度超過(guò)某一值時(shí)，大分子的熱運(yùn)動(dòng)急劇減小，不易形成多孔結(jié)構(gòu)，使得膜的透氣率隨之減小。

SiO2隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，膜的平均孔徑減小，當(dāng)SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由4%增加到6%時(shí)，膜的孔徑變化不大。因?yàn)槭请S著SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，鑄膜液的黏度增加，在想轉(zhuǎn)化過(guò)程中添加劑向膜內(nèi)部擴(kuò)散的進(jìn)程受阻，而且由于SiO2具有強(qiáng)的致凝膠作用，從而在一定程度上會(huì)抑制大孔的形成，使得平均孔徑減小。當(dāng)SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到某一值之后，SiO2對(duì)膜孔徑的影響不大。

隨著LiCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，膜的平均孔徑不斷減小，當(dāng)LiCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)，膜的平均孔徑為2.627 2 μm。可能的原因是LiCl易溶于水，在相轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，隨著鑄膜液中的LiCl、DMAc向水中不斷地?cái)U(kuò)散，復(fù)合膜表面指狀孔的形成不斷增加。同時(shí)，也隨著添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鑄膜液的黏度也逐漸增加，LiCl向水中擴(kuò)散的進(jìn)程受到阻礙，同時(shí)，LiCl中的Li+與溶液中的負(fù)離子會(huì)發(fā)生離子偶極作用[9]，使得膜表面孔的平均孔徑減小（測(cè)量及計(jì)算過(guò)程中存在一定的誤差，但誤差小于0.000 5，不予考慮分析）。

2.4添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)膜表面結(jié)構(gòu)的影響

膜的結(jié)構(gòu)致密還是疏松最關(guān)鍵的影響因素是溶劑和水的交換速率，交換速率高形成疏松的膜結(jié)構(gòu)，交換速率低，會(huì)使復(fù)合膜變得更加致密[10]。圖7為添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)SiO2的復(fù)合膜表面電鏡圖。圖7不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)SiO2配比膜的表面電鏡圖

由圖7可以看到，圖7（a）圖是PP熔噴非織造布，由于沒(méi)有涂覆任何材料，非織造布表面纖維雜亂無(wú)章，完全符合其標(biāo)準(zhǔn)材料。圖7（b）、（c）、（d）是3種配比不同的的SiO2膜，其表面結(jié)構(gòu)較為均勻平滑，膜表面沒(méi)有顆粒，但能看到纖維割裂膜的痕跡?？赡苁且?yàn)楫?dāng)鑄膜液在涂刮到非織造布的表面，再轉(zhuǎn)移到凝固浴的過(guò)程中，鑄膜液中的溶劑可能會(huì)分布不均勻，造成鑄膜液由內(nèi)部到表層有濃度梯度，內(nèi)部的溶劑向表層移動(dòng)，使得SiO2分子從表層向內(nèi)部移動(dòng)，帶動(dòng)了有機(jī)相聚醚砜向表層移動(dòng)。另外，SiO2晶體是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，其體積比較小，在溶液中分散均勻，不會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，所以得到的膜表面光滑平整。

圖8分別為添加2%、4%、6%ZnO復(fù)合膜的SEM圖。

由圖8看到，膜上有ZnO顆粒，當(dāng)ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)，顆粒最多。當(dāng)ZnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，膜的黏度較小，親水性起到主導(dǎo)作用，溶劑和水的交換速率增加，從而使得膜結(jié)構(gòu)疏松。當(dāng)ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)，膜的黏度增加，此時(shí)膜的黏度起到主導(dǎo)作用，阻礙溶劑和水之間的交換，使得ZnO分子團(tuán)聚。在ZnO晶體中，其化學(xué)鍵既有離子鍵成分，又有共價(jià)鍵成分，所以其晶體連接比較緊密，分散性差，容易形成顆粒。圖9分別為添加2%、4%、6%LiCl復(fù)合膜的SEM圖。圖9的（a）、（b）、（c）表面有明顯的LiCl顆粒，隨LiCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，大量的LiCl顆粒殘留在膜的表面，并且分布不均勻?？赡艿脑蚴荓iCl具有較強(qiáng)的親水性，而且分散性很差，鑄膜液體系中也不含有分散劑，使得溶劑中LiCl容易團(tuán)聚。同時(shí)Li+還會(huì)與鑄膜液中的陰離子發(fā)生離子偶極作用，出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象，加劇了團(tuán)聚效應(yīng)，使得顆粒聚集在膜的表面。圖9不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LiCl配比膜的表面電鏡圖

2.5添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)膜斷面結(jié)構(gòu)的影響

在一定的PES與PVP質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值的條件下，不同添加劑不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的膜，其斷面結(jié)構(gòu)有很大的不同。

由圖10（a）可以看到，SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，膜的亞層有明顯的指狀孔，而且指狀孔的長(zhǎng)度也很長(zhǎng)，排列緊密，分布均勻。圖10（b）和圖10（c）指狀孔不明顯，形狀明顯垮塌，有明顯的海綿狀結(jié)構(gòu)。是因?yàn)樵谙噢D(zhuǎn)化的過(guò)程中，由于SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，在凝固浴中溶劑與水的交換速率高，形成的指狀孔連貫有序。當(dāng)SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，分子運(yùn)動(dòng)降低，交換過(guò)程阻力大，溶液相分離速度減慢，導(dǎo)致孔的大小不一，形成了海綿狀孔。鑄膜液也沒(méi)有明顯進(jìn)入非織造布的痕跡。圖10（d）為PP熔噴非織造布本身的斷面電鏡圖，可以看出丙綸纖維本身的截面形狀為圓形，由于纖維液氮本身脆斷比較難，顯得有些雜亂。

圖11（a）可知，當(dāng)ZnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，膜的亞層結(jié)構(gòu)很明顯，指狀孔最多，孔徑明顯，連貫性最好。隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，膜的連貫性變差，孔徑也變得大小不一?？赡苁且?yàn)殚_(kāi)始時(shí)，隨著ZnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鑄膜液的均相區(qū)間也在不斷地增加，在相分離的過(guò)程中，沉淀劑量的需求隨之增加，從而使得相分離過(guò)程推遲，指狀孔結(jié)構(gòu)的形成更加容易，同時(shí)，也增強(qiáng)了指狀孔的連貫性。之后，ZnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，鑄膜液黏度增加明顯，溶液的熱力學(xué)狀態(tài)不穩(wěn)定，體系內(nèi)部的大分子相互糾纏，相交換的速率由快變慢，減少孔徑的形成，使得指狀孔連續(xù)性下降?？梢钥闯鰣D11（a）圖的膜的厚度比較大，圖11（b）、圖11（c）膜的厚度較小，可能的原因是ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)低時(shí)，分散比較均勻，指狀孔的形成比較容易，膜的孔徑比較通透，滲透的現(xiàn)象不明顯，但隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，ZnO在溶液中分散較差，鑄膜液更容易滲入，所以看不出明顯的亞層結(jié)構(gòu)，而在表面形成顆粒。圖10不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)SiO2配比膜的表面電鏡圖

由圖12（b）可知，LiCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)，指狀孔的連貫性最好，孔徑也比較均勻。圖12（c）是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)，膜的孔徑極小，皮層與亞層分布極不明顯?？赡苁且?yàn)長(zhǎng)iCl為離子晶體，在溶液中以Li+和Cl-形式存在，在LiCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，LiCl良好的親水性能起主導(dǎo)作用，在相轉(zhuǎn)化過(guò)程中，加快溶劑與水的分離速度，使指狀孔連貫性增加。LiCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)到達(dá)某一臨界值時(shí)，分離速度達(dá)到最大。之后，LiCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)再增加，溶液黏度增大，溶液中的離子還會(huì)與Li+發(fā)生離子偶極作用，使分離速度下降，孔的連貫性變差。隨著LiCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，膜的孔徑先增后減，變化明顯。由圖12（a）、圖12（b）可以看出，膜基本上集中在表層，沒(méi)有明顯的滲透，可能的原因是因?yàn)榧尤隠iCl鑄膜液的本身黏度就很大，很難進(jìn)入非織造布的空隙，也可能是還沒(méi)有來(lái)得及滲入，就已經(jīng)在水浴過(guò)程中完成了相轉(zhuǎn)化，成為了固態(tài)的膜。圖12不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LiCl配比膜的表面電鏡圖

3結(jié)論

通過(guò)添加不同的無(wú)機(jī)添加劑成功的制得了能夠有效改善空氣過(guò)濾的PP熔噴非織造布聚醚砜復(fù)合材料，由實(shí)驗(yàn)可知，隨著LiCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的空氣的過(guò)濾性能先增加，后降低，透氣性有所下降，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)，過(guò)濾效率高達(dá)82.76%。隨著SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的過(guò)濾性能逐步提高，平均孔徑降低，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)，過(guò)濾性能最好，效率為91.13%。隨著ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的過(guò)濾性能先略微減小，而后迅速增加，透氣性較差，當(dāng)ZnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%是，過(guò)濾效率最大，為85.78%。通過(guò)分析3種不同的無(wú)機(jī)添加劑可以看出，SiO2的過(guò)濾性能最好，在處理空氣污染問(wèn)題上，將會(huì)發(fā)揮更大的作用。

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收稿日期：2018-08-27網(wǎng)絡(luò)出版日期：2019-03-29

作者簡(jiǎn)介：孫麗穎（1993-），女，內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰人，碩士研究生，主要從事新型膜材料方面的研究。

通信作者：錢(qián)建華，Email：qianjianhua@zstu.edu.cn