Preparation of Aligned Stereocomplexed Poly（lactic acid） Nanofibrous Membranes for Long-term Electret and Efficient PM0.3 Filtration

doi:10.7503/cjcu20240210

Abstract

Abstract:

The stereocomplexation between poly（L-lactide）（PLLA） and poly（D-lactide）（PDLA） chains was used to generate strong intermolecular interactions， which could be further enhanced by using high-voltage electric field and intensive mechanical stretching to prompt extreme alignment and refinement of poly（lactic acid）（PLA） nanofibers and the formation of electroactive phase（i.e.， β phase， stereoscopic complexation crystal）. Due to the aligned nanofiber morphology and excellent electroactivity， the dielectric constant and surface potential of aligned stereocomplexed PLA（AS-PLA） nanofibrous membranes were increased to 1.68 and 5.4 kV， respectively. Moreover， AS-PLA nanofibrous membranes showed excellent filtration performance and triboelectric performance. In particular， the PLLA/PDLA40 prepared with 40% PDLA addition achieved an ultrafine air particle（PM_0.3） removal efficiency of 90.51% and an air resistance of only 240.6 Pa at airflow capacity of 85 L/min， which was significantly superior to pure PLLA fibrous membrane（80.34%， 251.4 Pa）. In addition， even at high humidity（RH=70%） and high respiratory airflow capacity（85 L/min）， the triboelectric nanogenerator（TENG） based filter assembled with AS-PLA nanofibrous membrane as the triboelectric layer showed excellent PM_0.3 removal efficiency of 95.02%， far exceeding that of normal PLA filters（only 89.50%）. The increase of electroactivity significantly improved the initial polarization ability and triboelectric performance of the nanofibrous membranes， which could rely on the triboelectric effect to achieve charge regeneration while ensuring the sufficient of the initial charge. It ensures long-term filtration without sacrificing air resistance.

Key words: Stereocomplexed poly（lactic acid）, Aligned fiber, Electroactivity, Triboelectric effect, Ultrafine air particles filtration

CLC Number:

O631

TrendMD:

WANG Cunmin, JIANG Liang, LI Jiaqi, LI Xinyu, ZHANG Yifan, YUAN Hui, ZHANG Mingming, ZHU Jintuo, XU Huan, LEI Lei, HOU Chong, GUO Zhen, HE Xinjian. Preparation of Aligned Stereocomplexed Poly（lactic acid） Nanofibrous Membranes for Long-term Electret and Efficient PM_0.3 Filtration[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(10): 20240210.

Figures/Tables 9

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