热黏合聚乙烯/聚丙烯双组分纺黏非织造材料性能及其过滤机制

为研究热黏合加固技术对双组分纺黏非织造材料结构和性能的影响,以聚乙烯(PE)为皮层组分、聚丙烯(PP)为芯层组分,采取热轧和热风2种热黏合方式制备了PE/PP皮芯型双组分纺黏非织造材料,借助扫描电子显微镜、自动滤料测试仪、孔径测试仪、渗水性测定仪等对2种方法制备的纺黏非织造材料的结构和性能进行测试与表征,并对造成过滤性能不同的原因进行理论分析,阐释纤维滤材的过滤机制。结果表明：随着面密度的增加,热轧黏合纺黏非织造材料的平均孔径逐渐减小,耐静水压逐渐增加,其中面密度为80 g/m²时,平均孔径为25.74μm,耐静水压为3.14 kPa;热风黏合纺黏非织造材料在低阻力、高容尘、品质因数方面的表现均优于热轧黏合纺黏非织造材料,其中面密度为80 g/m²时,以质量中值直径为0.26μm的NaCl气溶胶为过滤媒介,在32 L/min的测试流量下,电晕驻极后热风黏合纺黏非织造材料的过滤效率为76.62%,过滤阻力仅为15.85 Pa;纤维过滤材料的孔隙率越大其过滤阻力越小,容尘量越高。     

防护口罩用非织造滤料的制备技术与研究现状

为深入了解防护口罩用非织造滤料的研究现状,分别介绍了纺粘非织造滤料、针刺非织造滤料和熔喷非织造滤料的应用基础与制备技术。归纳了电晕驻极技术、水驻极技术和热空气驻极技术的原理与特点,针对性地阐述了三类非织造过滤材料和驻极处理技术的国内外最新研究进展。分析了聚合物改性技术、驻极处理技术对非织造滤料过滤性能的影响。认为防护口罩用非织造滤料及其制备技术未来的研究方向是聚合物的改性技术、新材料的高速成网技术和驻极处理技术,并需完善相应的评价标准体系。     

舒适性空调用复合过滤材料的制备及性能研究

为研发高效、低阻的舒适性空调用复合过滤材料,参照国际和国家相关标准,建立了空气过滤材料性能测试系统,对丙纶熔喷、针刺非织造过滤材料的过滤性能进行了测试和分析。对优选出的丙纶针刺过滤材料进行驻极处理后,分别采取静电纺覆膜和针刺覆膜两种方法制备了复合功能空气过滤材料。研究表明:与静电纺覆膜复合过滤材料相比,针刺覆膜复合过滤材料具有过滤效率高、过滤阻力低和容尘量高等特点,能满足舒适性空调系统对环境空气中微细颗粒物的过滤要求。     

油剂去除对针刺非织造过滤材料驻极性能的影响

为研究纤维表面油剂对针刺非织造材料驻极性能的影响,提高针刺非织造过滤材料的电晕驻极效果,以涤纶为原料,制备了不同面密度的涤纶针刺非织造材料,采用洗涤剂、碳酸钠以及乙醇试剂依次对非织造材料进行洗涤以去除纤维表面的油剂,分析试样在洗涤前后的介电常数、体积比电阻的变化,以及电晕驻极效果和效率衰减性能。结果表明:油剂的去除对涤纶针刺非织造材料的驻极效果有积极影响,去除油剂后其驻极性能大大提高;随着面密度增加,涤纶针刺非织造材料的驻极过滤性能差异更加明显,当面密度为250 g/m²,经-15 kV电压驻极处理1 min后,其过滤效率由洗涤前的42.6% 增加至洗涤后的57.8%;油剂的去除使非织造材料的静电衰减周期延长。     

防SARS医用防护过滤材料结构与性能

介绍了所研制的非织造滤料具有复杂通道和纤维随机分布形成优良的过滤结构，滤料中纤维直径直接影响微粒扩散和惯性作用。采用驻极电介质技术，可有效地捕获和吸附空气中粒子，有效防止感染SARS病毒。通过实验说明了超细合成纤维滤料具有极佳的过滤效率和低阻力，是生产防SARS医用防护口罩、防护服及正压过滤器的理想滤材。     

针刺非织造过滤材料驻极处理研究

以涤纶针刺非织造过滤毡为原料,采用驻极加工工艺,制备低阻高效的针刺非织造过滤材料。研究了驻极工艺参数及放置时间对过滤材料表面静电势的影响,得到了优化的驻极加工工艺,分析比较了驻极前后过滤材料的过滤性能。结果表明:涤纶针刺非织造过滤材料在驻极电压为25 k V、驻极间距为45 mm和驻极次数为3次时,可以获得最优的驻极效果;驻极处理后过滤材料对气流的阻力比未处理的过滤材料小,过滤效率比未处理的过滤材料更高,驻极处理可以使过滤材料获得低阻高效的良好效果。     

针刺密度对纺黏长丝针刺静电棉过滤性能品质因子的影响

在聚丙烯树脂颗粒中掺配质量分数为6%的静电驻极母粒，制备面密度分别为80、95和110 g/m²的纺黏长丝轻轧非织造布，通过针刺作用在打开轻轧点的同时赋予基布拉伸强力，再通过高压驻极得到纺黏长丝针刺静电棉。探讨针刺频率、针刺深度、纤网输出速度、刺针型号及基布面密度对纺黏长丝针刺静电棉过滤性能品质因子的影响。结果表明，选用40号刺针，在针刺频率为476次/min、针刺深度为4 mm、纤网输出速度为5 m/min、针刺密度为50次/cm²条件下制备的纺黏长丝针刺静电棉过滤性能品质因子高达0.39 Pa^-1;基布面密度增大，纺黏长丝针刺静电棉的过滤性能品质因子下降。     

静电纺高效防尘复合滤料的制备及其性能

为获得无毒无害高效防尘口罩的过滤材料,采用静电纺丝技术制备直径为（0.088±0.01）μm的锦纶6∕ 壳聚糖（PA6/CS）共混纳米纤维,与丙纶熔喷非织造布复合形成高效防尘复合滤料,研究了静电纺丝时间对复合滤料表面形貌、孔径及其分布、过滤性能和透气透湿性能的影响。结果表明,静电纺（PA6/CS）纳米纤维层可显著提高丙纶熔喷非织造布的过滤效率,静电纺丝 90 min 后复合滤料对 NaCl 气溶胶的过滤效率达到99%以上,明显高于丙纶熔喷非织造布的过滤效率（29%）,但是随着静电纺丝时间的延长,复合滤料的孔径、过滤阻力和透气性能明显下降,而透湿性能变化不明显。     

ES 纤维热风非织造布驻极性能初探

本论文对不同纤维细度和面密度的ES纤维热风非织造布进行电晕驻极处理,通过对比电晕处理前后的过滤效率,分析ES纤维热风非织造布的驻极性能;通过对比ES纤维热风非织造布与PP熔喷非织造布驻极后的表面电压变化情况,分析ES纤维的电荷存储稳定性。结果表明：热风非织造材料的纤维越细、面密度越大,材料的驻极效果愈好;ES纤维热风非织造布较PP熔喷非织造布,其即时电荷稳定性较差,但是长期的电荷稳定性较好。     

空气过滤材料驻极工艺的研究

文章研究了采用高压极化法制备驻极体高效低阻空气滤材的工艺。通过正交实验,研究了驻极电压、驻极距离、驻极速度、驻极温度等工艺参数以及栅网电极、二次驻极对驻极体滤材的表面静电势和过滤效率的影响。结果表明:驻极电压对驻极体空气过滤材料的表面静电势和过滤效率影响最为显著,其次为驻极速度和充电距离,驻极温度的影响最小。增加栅网电极有助于空气过滤材料获得均匀稳定的表面静电势,而二次驻极有利于驻极体空气滤材获得更高的表面静电势和过滤效率,电荷存储性也更佳。     

熔喷聚乳酸/聚偏氟乙烯电晕驻极空气过滤材料电荷存储与过滤性能相关性研究

针对空气颗粒物污染问题,为实现对空气中PM_2.5以及其它有害颗粒物的高效过滤,从而达到保护人体生命健康的目的,将介电性与极性良好的聚偏氟乙烯(PVDF)与生物可降解的聚乳酸(PLA)熔融共混,并经过熔喷纺丝工艺结合电晕驻极,制备出具有纤维直径细、孔径小、过滤效率高、过滤阻力低的环境友好型驻极体空气过滤材料。通过系统研究PVDF对PLA电晕驻极体空气过滤材料的结晶行为、电荷存储性能及其机制与过滤性能之间的关系,发现PVDF的引入对PLA/PVDF熔喷非织造布纤维的结晶性能具有重要影响,可使PLA结晶速度加快,结晶度增加。PLA/PVDF电晕驻极熔喷布的初始表面静电势高达3 kV以上,热刺激放电测试峰值更高,电荷存储量有明显提升。特别地,在85 L/min纺丝流速下测试,PLA/PVDF单层电晕驻极熔喷非织造布过滤性可达85%,过滤阻力小于40 Pa,相较于未添加PVDF的电晕驻极熔喷非织造布过滤效率提升20%以上;探讨了电晕驻极后PLA/PVDF熔喷非织造布的电荷存储机制,发现PLA/PVDF熔喷非织造布的电荷存储性能提升最终使过滤性能提高。     

高精度燃油过滤材料的结构与性能分析

复合滤材过滤是从燃油中滤除杂质颗粒的有效方式之一,为此,测定并分析了6种燃油过滤材料的结构、物理性能及过滤性能,以探讨影响燃油滤材过滤性能的因素。结果表明,高精度燃油滤材多由聚酯非织造布与纸基复合而成;滤材的层级结构越复杂,厚度越大,孔径越小,则透气性越差,过滤效率越高;非织造布层的纤维越细,孔径越小,则滤材的透气性越差,过滤效率越高。6种滤材样品的过滤效率最高可达到99.8%。     

摩擦驻极对聚四氟乙烯纤维非织造布过滤性能的影响

为研究聚四氟乙烯(PTFE)纤维在加工过程中的摩擦效应所产生的静电荷对非织造材料过滤效率的影响机制,制备高效低阻的非织造过滤材料。选取PTFE纤维为原料,经过短纤维梳理、针刺复合制备了不同面密度的PTFE纤维针刺非织造布,测试了摩擦驻极后0~40 d内非织造布的表面静电势以及过滤性能,并分析了针刺非织造布的电荷存储稳定性。结果表明:经过梳理、针刺加工的PTFE纤维非织造布具有很高的过滤效率和较低的过滤阻力;面密度越大,非织造布的表面电势越大,过滤效率越高,面密度为220 g/m2的PTFE纤维摩擦驻极过滤材料对0.26μm颗粒物的过滤效率可达99%以上,并且静电衰减周期较长;水浸泡对静电衰减的影响较小。     

纳米纤维复合结构空气过滤材料性能研究

为深入探究影响纳米纤维膜过滤机制以开发和应用高端空气过滤材料,分析了静电纺纳米纤维膜和聚四氟乙烯拉伸膜与非织造布复合的空气过滤材料结构与性能,分别对其形貌、热力学性能、透气性等进行了分析与评价。实验结果表明,过滤材料本身的结构和纤维直径以及表面电势对其过滤性能影响显著,纤维直径越细,膜孔径越小,纤维间的结构会相对紧密,从而导致透气性较差,过滤效率更好。其中表面电势是影响材料过滤效率的主要因素,表面电势越高,过滤效果越好。静电纺锦纶6纳米纤维膜/聚酯纤维非织造布(PA6/PET)复合空气过滤材料表面电势最高,达1.414 kV,其过滤效率最佳,达到99.57%。PA6/木浆纸复合过滤材料表面电势最小,为0.07 kV,过滤效果仅为22.28%。     

过滤时间对空气过滤材料过滤性能的影响

通过设定不同的过滤时间,测试静电纺纳米纤维膜和熔喷非织造材料的过滤性能,研究其过滤效率和过滤阻力随过滤时间的变化规律。结果发现:过滤时间的增加使得过滤效率和过滤阻力呈现不同程度的增长。过滤时间的增加对静电纺纳米纤维膜过滤性能的影响较显著,设计面密度为10.00 g/m~2的静电纺纳米纤维膜的过滤效率和过滤阻力明显上升,而设计面密度为20.00和40.00 g/m~2的静电纺纳米纤维膜因孔径过小导致其过滤阻力在短时间内超过1 000 Pa,故面密度较大的静电纺纳米纤维膜不适合用于普通的空气过滤。熔喷非织造材料结构较蓬松,孔径较大,孔隙不易被堵塞,当过滤时间为12 h时,除设计面密度为40.00 g/m~2的熔喷非织造材料过滤阻力增加较明显外,其他熔喷非织造材料的过滤效率和过滤阻力增幅均不大。     

聚丙烯腈静电纺/聚丙烯熔喷复合材料的制备及过滤性能研究

以聚丙烯腈(PAN)为原料,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂制备纺丝液并进行静电纺丝,用熔喷聚丙烯(PP)非织造材料为基材接收静电纺PAN纳米纤维膜,制备PAN静电纺/PP熔喷复合材料。研究了静电纺丝工艺参数对纤维直径及均匀度的影响,优化了静电纺丝工艺,在此基础上改变纺丝时间控制熔喷非织造材料表面复合的静电纺纳米纤维含量,通过AFC-131滤料性能测试系统测试了PAN静电纺/PP熔喷复合材料的空气过滤性能。结果表明,在熔喷非织造材料喷覆静电纺PAN纳米纤维膜后,过滤效率明显提高,颗粒越小,过滤效率提高越多,且随喷覆时间的增加,过滤效率提高,滤阻增加,但滤阻增加值小于过滤效率增加值,综合考虑在纺丝时间为10min时,可以制备高效低阻的PAN静电纺/PP熔喷复合非织造过滤材料。     

亚微米纤维复合非织造过滤材料的制备及性能分析

以PAN亚微米纤维膜为芯层,ES纤维热风非织造材料为上、下层,采用热风穿透式黏合工艺制备亚微米纤维复合非织造过滤材料,分析热风温度和处理时间对亚微米纤维复合非织造过滤材料的力学性能及过滤性能的影响。试验结果表明:当热风温度为130℃和处理时间为4 min时,亚微米纤维复合非织造过滤材料的成型效果、力学性能和过滤性能都较佳,其剥离强力达40.82 cN,纵向断裂强力为122.27 N,横向断裂强力为21.87 N,在32 L/min的气体流速下过滤效率为99.44%、过滤阻力为154.74 Pa,可用作精细空气过滤材料的滤芯。     

静电驻极mTiO2@PVDF电纺膜用于空气过滤

采用硅烷偶联剂KH570对TiO_2纳米颗粒进行改性并掺杂到PVDF溶液中,通过静电纺丝工艺制备出改性TiO_2掺杂PVDF(mTiO_2@PVDF)电纺膜,再对mTiO_2@PVDF电纺膜进行静电驻极处理。通过粒径测试、红外光谱分析、紫外-可见光吸收光谱分析等表征TiO_2纳米颗粒的改性效果,并对静电驻极处理后的mTiO_2@PVDF电纺膜的表面形貌与结构、孔径分布、透气性能、拉伸性能、驻极性能、拒水性能和过滤性能等进行测试。结果表明:mTiO_2纳米颗粒掺杂量为5.0%(质量分数)时,mTiO_2@PVDF电纺膜的综合性能最佳,水接触角为122.3°,表面电势达到-9.0 kV左右,过滤效率为98.627%;当mTiO_2@PVDF电纺膜的面密度为2.2 g/m~2时,其过滤性能最佳,过滤效率为98.799%,过滤阻力为90 Pa。该结果显示静电纺丝技术结合静电驻极技术可获得高效低阻的纳米纤维过滤材料。     

基于不同测试条件下熔喷聚丙烯滤料的过滤性能

滤料的微观结构和自身性质决定了其过滤特性,同时,不同的测试条件也会对滤料的过滤性能产生重要的影响。本文研究了聚丙烯熔喷非织造布空气滤料分别在不同种类的气溶胶颗粒物、不同气溶胶浓度和滤速等条件下的过滤性能。实验结果表明:未驻极的熔喷聚丙烯滤料对油性气溶胶的过滤性能略优于盐型气溶胶,但驻极后对盐型气溶胶的过滤性能却明显优于油性气溶胶;随着气溶胶浓度的增大,过滤效率并没有发生多大变化;随着过滤速率的增大,过滤效率先急剧下降,当滤速增大到一定程度时,过滤效率下降减缓。     

非织造材料孔径与过滤性能关系的研究

对熔喷和针刺非织造过滤材料的孔径、透气性和过滤性能进行了测试,证明孔径的大小及分布对过滤性能有重要影响。熔喷非织造过滤材料与针刺非织造过滤材料相比较,前者有较高的过滤效率和较大的过滤阻力。