摘要
空气是人类赖以生存的重要基础条件，随着工业的发展，空气受到的污染逐渐加深，此外随着国内外新冠疫情的频繁发生，人们对个人防护用空气过滤产品的需求增大，对其过滤性能的要求也更高。聚丙烯（PP）熔喷布是最常见的空气过滤材料，目前提高其过滤性能的主要途径就是对材料进行驻极处理，然而其效果受环境温湿度和材料储存时间的影响较大。为了改善熔喷材料的驻极稳定性，可以加入驻极体材料对PP进行驻极改性，但根据前人的研究，驻极体材料对非织造布表观形貌和手感的影响非常大。基于此，本课题采用皮芯熔喷技术，在纤维芯层加入驻极母粒，制备PP/PP+驻极母粒皮芯熔喷材料，解决驻极改性后熔喷材料纤网均匀性不佳的问题。 为解决驻极效果不稳定的问题，本课题选用驻极母粒作为驻极体材料，与PP切片混合后制备驻极改性熔喷材料。通过单组分熔喷滤材的制备，我们发现该驻极母粒可纺性不佳，加入驻极母粒改性后，单组分熔喷材料的表观形貌受到较大影响，平均直径增加且CV值明显变大，纤网均匀度下降，熔喷布手感变硬。通过探究驻极母粒含量和面密度这两个结构参数对材料透气性和过滤性能的影响，我们发现驻极母粒含量为4%，面密度为30g/m2时，熔喷材料的过滤性能最好。经驻极处理后，熔喷布过滤效率提高，但随着驻极母粒含量的增加，单组分熔喷材料的阻力增加，说明驻极母粒的加入没有达到提升材料过滤性能的预期效果。 通过双组分熔喷生产线制备皮芯熔喷过滤材料，在芯层混入驻极母粒，发现驻极改性后皮芯熔喷材料表面光滑，手感柔软，其纤网均匀性受到的影响较小。通过探究工艺参数对材料表观形貌、透气性和过滤效果的影响，发现随着熔体流速的增加，纤维平均直径增加，透气量下降，过滤效率提高；随着接收距离的增加，纤网变得蓬松，透气量略微增加，不过其过滤性能变化不明显。以熔喷材料的纤维直径CV值和过滤性能为指标，确定了皮芯熔喷材料的最优工艺参数为：熔体流速100cc/min，热空气压力为119.3kPa，接收距离320mm，网下吸风速度3000r/min，热空气温度270℃。改变驻极母粒含量，经双面驻极处理后测试材料的过滤效率和阻力，发现随着驻极母粒含量的提高，皮芯熔喷材料过滤效率略微降低，过滤阻力下降幅度较大。 对比改性前后单组分和皮芯熔喷材料的表观形貌和透气性，发现添加驻极母粒后，皮芯熔喷材料受到的影响比单组分纤维小，其纤网均匀性更好，透气量更大，主要是因为单组分材料中驻极母粒分散于整根纤维，而皮芯材料中驻极母粒仅存在于纤维芯层，皮层结构为纯PP，所以皮芯纤维纺丝效果受到的影响比单组分小。经驻极处理后材料的过滤效率提升，所有样品的过滤效率都大于85%，且驻极母粒含量越大，熔喷材料的过滤效率增幅越大。放置60天后，再次测量熔喷材料的表面静电势和过滤性能，表面静电势和过滤效率都有下降，发现驻极衰减后，经过驻极处理的材料表面静电势高于未驻极的材料，说明驻极工艺确实有效增强了熔喷材料的过滤性能；皮芯纤维的皮层结构并没有阻碍芯层的驻极母粒发挥作用。驻极母粒含量为6%时，熔喷材料的过滤效率最高，驻极母粒含量为8%时，过滤效率衰减幅度最小。
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