熔噴聚丙烯駐極體非織造布的晶相結(jié)構(gòu)調(diào)控和過濾性能研究.pdf

1、隨著空氣的顆粒物污染越發(fā)嚴(yán)重和人們對(duì)空氣質(zhì)量的要求不斷提高，對(duì)新型高性能空氣凈化材料和個(gè)體防護(hù)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(kuò)散等機(jī)械作用機(jī)理對(duì)氣體中流動(dòng)粉塵進(jìn)行攔截外，還可通過靜電作用實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的凈化和對(duì)常見細(xì)菌、病毒的殺滅，因而，具有低阻、高效、除塵滅菌等特點(diǎn)，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(guān)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(chǔ)的電荷?，F(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)隨著聚丙烯中相對(duì)結(jié)晶度、晶粒尺寸的增長(zhǎng)，其電荷存儲(chǔ)能力增強(qiáng)。因此研究熔噴聚丙烯非織造布的過濾性能與其晶相結(jié)構(gòu)的相關(guān)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(gè)非典型的非等溫結(jié)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(jié)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(zhǔn)結(jié)晶或近晶結(jié)構(gòu)的狀態(tài)存在，在熱力學(xué)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(jié)晶動(dòng)力學(xué)雖已得到了廣泛的研究，但對(duì)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(chǔ)性能的相關(guān)性還未見報(bào)道。
　　本文采用自主研發(fā)的微型熔噴實(shí)驗(yàn)機(jī)制備i-PP非織造布，并對(duì)其進(jìn)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(jié)晶的形成機(jī)制、α-晶型/擬六方晶型比例調(diào)控以及其

4、晶相結(jié)構(gòu)對(duì)過濾性能的影響。取得的主要研究結(jié)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(fēng)牽伸，導(dǎo)致形成的熔噴i-PP非織造布的結(jié)晶以α-晶型和擬六方晶型的混合晶的形式存在?；旌暇е袛M六方晶型是一種亞穩(wěn)態(tài)晶型，其生長(zhǎng)存在一溫度區(qū)間，在該區(qū)間內(nèi)，擬六方晶型更易生長(zhǎng)。熔噴過程中冷卻速率減慢，有利于晶粒的生長(zhǎng)、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(guān)，α-

5、晶型比例越大，晶粒尺寸越大。
　　2.為了研究熔噴工藝對(duì)熔噴i-PP非織造布的晶相結(jié)構(gòu)的影響，分別改變微型熔噴工藝條件中的接受距離、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)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(duì)結(jié)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(fēng)溫度從180℃提高到200℃時(shí)非織造布的相對(duì)結(jié)晶度顯著增加，α-晶型比例顯著提高，溫度的進(jìn)一步提高難以增加相對(duì)結(jié)晶度、α-晶型比例；熱風(fēng)壓力

6、從0.1MPa增加到0.4MPa，熔噴i-PP非織造布的相對(duì)結(jié)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(duì)其在不同溫度下熱處理，研究熱處理后其晶相結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。當(dāng)熱處理溫度小于60℃時(shí)，熔噴i-PP非織造布的晶相結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。熱處理溫度的進(jìn)一步增加促使混合晶的擬六方晶型向α-晶型轉(zhuǎn)變，隨著熱處理溫度逐步提高到130℃，非織造布的晶型轉(zhuǎn)變?cè)桨l(fā)明顯，α-晶型比例大幅上升，相對(duì)結(jié)晶度提高。110

7、℃為最佳熱處理溫度，此時(shí)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(duì)熔噴i-PP非織造布的相對(duì)結(jié)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(duì)其進(jìn)行晶相分析。成核劑加快了i-PP熔體的結(jié)晶速率，提高了改性熔噴i-PP非織造布的相對(duì)結(jié)晶度。隨著成核劑含量的提高，非織造布的相對(duì)結(jié)晶度提高，晶粒尺寸和α-晶型含量明顯提高