机针织与非织造复合过滤材料的性能研究

随着现代科学技术的发展，各个行业的水平不断提高，人们对环保的概念意识也逐渐加强，全世界对过滤材料的需求逐年上升。目前，机织过滤材料和非织造过滤材料在工业、医药等各个行业应用也越来越广。国内外学者已对机/针织过滤材料与非织造过滤材料复合方面进行了研究，但对复合过滤材料的表观、截面结构及性能之间的关系还没有进行深入的研究，因此开展对这些方面的研究有利于更好的发挥其作用，并且具有一定的学术和应用价值。本文以机针织材料与针刺、水刺非织造材料分别通过针刺、水刺复合的过滤材料为主要研究对象，利用孔径分析测试仪、SX-L1050滤料实验仪器、扫描电镜、断裂强力测试仪器等设备对其进行了详细的试验测试与分析，重点对机/针织与非织造复合过滤材料的表观结构、截面结构、孔隙特征、物理力学性能、过滤效率和阻力等性能进行了研究，并研究了复合工艺对结构、性能的影响。通过本文的研究，得出了以下几个主要结论：（1）机针织材料与针刺非织造材料通过针刺复合后，复合织物的厚度和面密度都增加了，孔隙率有所减小，但减小的幅度很小，均保持在89%；孔径的分布比复合前的非织造材料范围广，在4~40之间，而且最大孔径维持在35~40之间，比复合前的非织造布的最大孔径以及平均孔径都要小；复合过滤材料的强力均在200N以上，基本满足空气过滤材料在一般使用情况下的力学性能要求；复合织物的过滤效率均比复合前的非织造布的过滤效率要高，过滤阻力也增加了；复合过滤材料的纵向强力普遍大于横向强力，而且纵横向强力之间相差较大。（2）机针织材料与水刺非织造过滤材料复合后的织物面密度和厚度明显提高；水刺复合织物A、B、C、E、G的透气性能都在1500mm/s以上，透气性能很好，复合织物D、F的透气率稍低，在1000mm/s左右，比复合前的涤纶水刺非织造布和1:1涤锦水刺非织造布的透气性能有所下降；水刺复合过滤材料的平均孔径均减小了，但减少幅度不是很大，在0.4~6.35μm之间，其最大孔径却稍有增大，增大幅度不超过9μm，复合前后的孔径相差很小；水刺复合织物的过滤效率和过滤阻力均上升了；水刺复合织物A、B、G的横向强力要稍大于涤锦水刺非织造布的横向强力，而纵向强力要小于或约等于涤锦水刺非织造布的纵向强力，但复合过滤材料的纵横向强力的差异要明显减小，C、D、E、F的纵向强力要大于单层水刺涤纶非织造布，但横向强力要小于单层水刺涤纶非织造布。（3）针刺复合织物的M值（纵横向断裂强力之比）主要维持在0.5~1之间，各项异性不明显，水刺复合织物的M值波动比较大，M值大都在1以上，各项异性明显；针刺和水刺复合过滤材料随着厚度的增加，单位面密度上的透气率减小，而随着面密度的增加，单位厚度上的透气率减小；针刺和水刺复合过滤材料随着厚度的增加，单位面密度上的过滤效率减小；针刺和水刺复合过滤材料过滤阻力随着厚度的增加，单位面密度上的过滤阻力减小；针刺密度对复合织物的过滤性能有较大的影响，复合织物的面密度、厚度、透气率、孔隙率随针刺密度的增大先减小后增大，过滤效率随针刺密度的增加先变化不大后减小，过滤阻力随针刺密度的增大先增大后减小，在探讨复合工艺时，发现采用针刺密度300刺/cm~2时，所得到的针刺复合织物有相对较好的过滤性能。