熔噴聚丙烯駐極體非織造布的晶相結構調控和過濾性能研究.pdf

1、隨著空氣的顆粒物污染越發(fā)嚴重和人們對空氣質量的要求不斷提高，對新型高性能空氣凈化材料和個體防護材料的需求越來越大。熔噴聚丙烯駐極體非織造布除了可通過一般的慣性沉積、重力沉積、布郎擴散等機械作用機理對氣體中流動粉塵進行攔截外，還可通過靜電作用實現(xiàn)對空氣的凈化和對常見細菌、病毒的殺滅，因而，具有低阻、高效、除塵滅菌等特點，從而成為目前濾阻性能最好的空氣凈化材料受到人們廣泛的關注。
　　熔噴聚丙烯駐極體非織造布的過濾效率主要來源于自身所

2、存儲的電荷?，F(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)隨著聚丙烯中相對結晶度、晶粒尺寸的增長，其電荷存儲能力增強。因此研究熔噴聚丙烯非織造布的過濾性能與其晶相結構的相關性非常重要。
　　熔噴聚丙烯駐極體非織造布的制備常采用等規(guī)聚丙烯(Isotactic Polypropylene, i-PP)為原料。熔噴過程是一個非典型的非等溫結晶過程，i-PP熔體熱空氣的牽伸和室溫的冷卻共同作用下形成熔噴纖維，其結晶為擬六方晶型和α-晶型共存的混合晶。單斜晶系的α-晶相最

3、為常見和穩(wěn)定，但擬六方晶型常以準結晶或近晶結構的狀態(tài)存在，在熱力學上非常不穩(wěn)定，一般工藝條件下很難得到。迄今為止，i-PP的結晶動力學雖已得到了廣泛的研究，但對混合晶的研究很少見。尤其是混合晶中擬六方晶型和α-晶型的比例與駐極體電荷存儲性能的相關性還未見報道。
　　本文采用自主研發(fā)的微型熔噴實驗機制備i-PP非織造布，并對其進行電暈極化形成駐極體。研究了熔噴i-PP駐極體非織造布中結晶的形成機制、α-晶型/擬六方晶型比例調控以及其

4、晶相結構對過濾性能的影響。取得的主要研究結果如下：
　　1.微型熔噴工藝下i-PP熔體由于受到了室溫的急速冷卻和熱風牽伸，導致形成的熔噴i-PP非織造布的結晶以α-晶型和擬六方晶型的混合晶的形式存在。混合晶中擬六方晶型是一種亞穩(wěn)態(tài)晶型，其生長存在一溫度區(qū)間，在該區(qū)間內，擬六方晶型更易生長。熔噴過程中冷卻速率減慢，有利于晶粒的生長、晶體有序性的提高，α-晶型比例提高。熔噴i-PP非織造布的晶粒大小與α-晶型/擬六方晶型比例有關，α-

5、晶型比例越大，晶粒尺寸越大。
　　2.為了研究熔噴工藝對熔噴i-PP非織造布的晶相結構的影響，分別改變微型熔噴工藝條件中的接受距離、熱風溫度、熱風壓力制備熔噴i-PP非織造布。接受距離從10cm增加到18cm，非織造布的相對結晶度小幅增加，α-晶型比例上升，非織造布的致密性和過濾阻力下降；熱風溫度從180℃提高到200℃時非織造布的相對結晶度顯著增加，α-晶型比例顯著提高，溫度的進一步提高難以增加相對結晶度、α-晶型比例；熱風壓力

6、從0.1MPa增加到0.4MPa，熔噴i-PP非織造布的相對結晶度提高，α-晶型比例大幅提升。
　　3.為了研究熔噴i-PP非織造布的熱穩(wěn)定性，對其在不同溫度下熱處理，研究熱處理后其晶相結構的變化規(guī)律。當熱處理溫度小于60℃時，熔噴i-PP非織造布的晶相結構較為穩(wěn)定。熱處理溫度的進一步增加促使混合晶的擬六方晶型向α-晶型轉變，隨著熱處理溫度逐步提高到130℃，非織造布的晶型轉變越發(fā)明顯，α-晶型比例大幅上升，相對結晶度提高。110

7、℃為最佳熱處理溫度，此時熔噴i-PP駐極體非織造布的過濾性能最好。
　　4.為了研究成核劑對熔噴i-PP非織造布的相對結晶度以及α-晶型/擬六方晶型比值的影響。分別配備不同含量的硬脂酸鹽、i-PP原料和松香、i-PP原料，并制備成改性熔噴i-PP非織造布，再對其進行晶相分析。成核劑加快了i-PP熔體的結晶速率，提高了改性熔噴i-PP非織造布的相對結晶度。隨著成核劑含量的提高，非織造布的相對結晶度提高，晶粒尺寸和α-晶型含量明顯提高