高取向立构复合化聚乳酸超细纳米纤维膜的制备及长效驻极与滤除PM_0.3性能

摘要

利用聚L-乳酸（PLLA）和聚D-乳酸（PDLA）链之间建立的立构复合产生强的分子间相互作用，并通过高压电场极化和高倍取向拉伸赋予聚乳酸（PLA）纳米纤维高的取向和细化，同时促进电活性相（β相、立构复合晶）的形成.得益于高取向的纤维形貌和优异的电活性，高取向立构复合化PLA（AS-PLA）纳米纤维膜的介电常数和表面电位分别高达1.68和5.4 kV.同时，AS-PLA纳米纤维膜表现出卓越的过滤性能和摩擦电性能，特别是PDLA添加量为40%时制备的PLLA/PDLA40纳米纤维膜，即使在85 L/min的高气流量下对超细空气颗粒物（PM0.3）的滤除效率仍达到90.51%，且空气阻力仅为240.6 Pa，明显优于纯PLA纤维膜（滤除效率80.34%，空气阻力251.4 Pa）.此外，在高湿度（RH=70%）和高强度呼吸气流（85 L/min）条件下，由AS-PLA纳米纤维膜作为摩擦电活性层组装的摩擦纳米发电机（TENG）过滤器仍显示出优异的PM_0.3去除效率，达到95.02%，远远超过普通PLA过滤器（去除效率仅为89.50%），表现出强的电荷再生能力.电活性的提高显著改善了纳米纤维膜的初始极化能力和摩擦电性能，在保证纤维膜初始电荷充足的同时可依赖摩擦电效应实现电荷再生，在不牺牲空气阻力的前提下实现长效过滤.

关键词

立构复合化聚乳酸 / 取向纤维 / 电活性 / 摩擦电效应 / 超细空气颗粒物滤除

基金资助

国家自然科学基金(批准号：52003292,52174222); 国家重点研发计划项目(批准号：2023YFC3011704); 中国矿业大学研究生创新计划项目(批准号：2024WLKXJ143,2024WLJCRCZL272,2024WLKXJ140); 中央高校基本科研业务费专项资金(批准号：2024-10958,2024-10967); 江苏省研究生科研与实践创新计划项目(批准号：KYCX24＿2917,SJCX24＿1403,KYCX24＿2914)资助