驻极体聚乳酸熔喷非织造材料的制备及性能研究

随着工业的迅速发展,空气污染变地越来越严重,人们对空气过滤材料的要求越来越高,不仅要达到高效的过滤性能,而且要减小过滤材料本身对环境的白色污染。国内已经有不少外学者对高过滤性能的聚丙烯(PP)的熔喷非织造材料以及可降解的聚乳酸(PLA)熔喷非织材料进行了研究,但前者存在材料难降解的问题,后者也无法做到高过滤性能的要求。因此,制备驻极体聚乳酸熔喷(PLA)非织造滤材料具有广泛的学术、市场价值。本文采用美国Nature Works公司生产的熔喷级聚乳酸母粒为原料,通过添加不同含量偶联剂及电气石制得熔喷级驻极体改性聚乳酸切片,并对改性切片的表观形貌、热学性能及流变性能等进行了研究,从而确定了电气石含量为1%、2%和3%时适用的偶联剂含量分别为3%、3%和2%,可以制备出性能较为优异的改性切片。通过粘流活化能、结构粘度指数和结晶速率等表征来改性切片的可纺性,并对牵伸前后的纤维进行了力学性能和热学性能的测试,探讨了其熔点、取向度和结晶度等的变化,从而对其应用于熔喷非织造材料的制备工艺进行指导。通过对熔喷工艺参数的正交实验设计,选择了最优的参数组合。同时制备了不同挤出速度、侧风温度、网带速度及接受距离的聚乳酸熔喷非织造材料,并对其进行表观结构、孔径分布、力学性能和透气性能的测试,从而对最优参数组合进行校正与调整,最终确定工艺参数为：挤出量10Hz,侧风温度280℃,网带速度7.5Hz,接受距离25cm。此条件下制备的聚乳酸熔喷非织造材料的克重为40g/m2,纤维直径平均可达6μm-8μm,纤网结构较为均匀,产品具有较好的柔韧性。以制备聚乳酸熔喷非织造材料的熔喷工艺参数为基础,制备驻极体改性聚乳酸熔喷非织造材料,并对其进行表观形貌、透气性能、孔径分布、过滤效率及表面静电荷衰减等方面的测试,结果表明：随着电气石含量的增加,纤维表面的电气石含量增多,非织造材料的表面静电荷密度也增大。驻极处理后,与未改性的聚乳酸熔喷非织造材料相比,添加3%电气石的纤网表面的静电荷密度明显增加,从13.7μC/m2增加到19.4μC/m2,且具有较好的持久性；克重40g/m2的产品对0.3μm-0.5μm粒子的过滤效率达到88.6%,比改性前提高了35%。