Preparation and Performance of PP/PMIA@PVDF-HFP Composite Air Filter Material

doi:10.7503/cjcu20230344

Abstract

Abstract:

Air pollution caused by particulate matter（PM） is a significant threat to human health， making the development of air filtration materials with high efficiency and low resistance a research priority. In order to improve the filtration performance of polypropylene（PP） melt-blown filter material， a micro/nanofiber composite air filter material was prepared using coaxial electrospinning technology. During the electrospinning process， the spinning solution of poly（vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene）（PVDF-HFP） was used as the skin layer， while the spinning solution of poly（m-phenylene isophthalamide）（PMIA） was used as the core layer， and the PP melt-blown material was used as the substrate. The effects of spinning process and post-treatment on the morphology， pore size， air permeability， and filtration performance of the filter material were studied. During the post-treatment process， the skin layer（PVDF-HFP） will melt and attach to the surface of PMIA nanofibers， which reduced the pores between the fibers， resulting in efficient removal of particle matters in the air. The results show that when the electrospinning time is 60 min， the average pore size of the PP/PMIA@PVDF-HFP composite air filter material is 2.58 μm with an air permeability of 132.74 mm/s. The filtration efficiency of PM2.5 can reach 97.67%， with a filtration resistance of only 45.1 Pa. Moreover， the composite filter material exhibited excellent filtration performance under different wind speeds， particle concentrations， and long-term use. In conclusion， the filtration performance of PP melt-blown filter material was improved via the introducing of PMIA@PVDF-HFP nanofiber membrane. The findings of this study provide important information for future research in this field.

Key words: Melt-blown polypropylene, Nanofiber, Poly（m-phenylene isophthalamide）, Composite air filter material, Air filtration

CLC Number:

O631

TrendMD:

MA Wenlong, GUO Zhuang, ZHANG Wei, CHEN Mingxing. Preparation and Performance of PP/PMIA@PVDF-HFP Composite Air Filter Material[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(12): 20230344.

Figures/Tables 9

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Sample	Average pore size/μm
Sample	Original	Post⁃treated
M⁃0	12.01	11.83
M⁃1	11.25	10.35
M⁃2	5.77	2.58
M⁃3	2.91	2.15
M⁃4	2.21	1.40

Sample	Average pore size/μm
Sample	Original	Post⁃treated
M⁃0	12.01	11.83
M⁃1	11.25	10.35
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