本發(fā)明涉及熔體靜電紡聚丙烯濾料的結(jié)構(gòu)調(diào)控方法，屬于空氣過濾材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

熔體靜電紡絲技術(shù)因具有紡絲過程環(huán)保、紡絲強(qiáng)力較溶液靜電紡低、產(chǎn)率高、工藝相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，近年來備受矚目。聚丙烯(PP)因化學(xué)穩(wěn)定性好，且其價(jià)格低廉、綜合性能好、原料來源豐富、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，使其在空氣過濾領(lǐng)域尤其是在口罩、空氣凈化器等中應(yīng)用廣泛。而空氣濾料在高效的過濾效率下，兼具較高的過濾阻力，這一缺點(diǎn)大大限制了其耐用性，開發(fā)“高效低阻”濾料引起世界各國(guó)學(xué)者的高度關(guān)注。

相比大直徑纖維，次微米級(jí)小直徑纖維在同樣壓力降下可以提供更好的過濾性能。然而靜電紡絲法，因其設(shè)備簡(jiǎn)單，紡絲過程容易控制，且所紡纖維多為超細(xì)或納米級(jí)，是納米技術(shù)中應(yīng)用較普遍的一種方法。目前，對(duì)于靜電紡絲技術(shù)的研究，主要集中于溶液靜電紡，其所制備的空氣濾料的過濾效率均好于傳統(tǒng)過濾材料，且過濾效率幾乎均在99％以上，但是，溶液靜電紡紡絲過程中所使用的溶劑有毒，對(duì)環(huán)境和人體會(huì)造成傷害，另外，有些有機(jī)溶劑價(jià)格較貴，會(huì)提高空氣材料的制備成本。

熔體靜電紡絲法或熔噴紡絲法所紡纖維均為超細(xì)纖維，但是，與熔噴紡絲法相比，用熔體靜電紡絲法所紡纖維為長(zhǎng)絲，制備非織造材料可以得到表面更柔軟，手感更好的纖維網(wǎng)，此外，用熔體靜電紡絲法替代熔噴法可以節(jié)省一次性投資的成本，還可以節(jié)省設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的維護(hù)成本(噴絲模頭相對(duì)簡(jiǎn)單)。但是熔體靜電紡濾料的過濾效率沒有溶液靜電紡的高，單一通過增加濾料的厚度來提高過濾效率，濾料的過濾阻力也會(huì)增加，從而其使用壽命降低。目前，關(guān)于熔體靜電紡濾料結(jié)構(gòu)調(diào)控的報(bào)導(dǎo)較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)便、低阻力聚丙烯濾料的制備與結(jié)構(gòu)性能調(diào)控方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是將熔體靜電紡PP纖維網(wǎng)熱壓在PP紡粘非織造基材上，通過結(jié)構(gòu)調(diào)控，制得熔體靜電紡PP纖維網(wǎng)/PP紡粘非織造材料多層復(fù)合濾料，降低PP濾料的過濾阻力。步驟如下：

步驟一：熔體靜電紡聚丙烯纖維

紡絲溫度對(duì)熔體靜電紡過程有較大影響，采用不同的紡絲溫度，紡絲射流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，紡絲溫度為180～255℃時(shí)，能夠拉伸成絲。紡絲過程中的紡絲電壓為41kV，接收距離為7cm，得到不同直徑的PP纖維。

步驟二：結(jié)構(gòu)調(diào)控與制備

紡絲過程所用紡絲時(shí)間為15～75min，紡粗/細(xì)纖維所用噴絲板數(shù)量比為0:4，1:3，2:2，3:1、4:0和(1:1):2，收卷速度為3.3cm/min，熱壓溫度為90℃，熱壓壓力為0.4MPa，得到不同厚度及不同比例粗/細(xì)纖維的PP濾料(F_0:4，F(xiàn)_1:3，F(xiàn)_2:2，F(xiàn)_3:1、F_4:0和F_(1:1):2)。經(jīng)測(cè)試，此多層復(fù)合濾料對(duì)2μm以上顆粒的過濾效率可達(dá)95％以上，而過濾阻力較常規(guī)濾料低50％以上。

本發(fā)明的有益效果：工藝簡(jiǎn)便易控，實(shí)現(xiàn)PP濾料高過濾效率、低過濾阻力雙重功能。通過結(jié)構(gòu)調(diào)控的PP濾料較常規(guī)結(jié)構(gòu)PP濾料的過濾阻力低了50％以上。

附圖說明

圖1為不同紡絲溫度下的纖維直徑分布圖

表1為等比例粗/細(xì)纖維復(fù)合濾料的過濾性能

表2為粗/細(xì)纖維比為1:3復(fù)合濾料的過濾性能

表3為粗/細(xì)纖維比為(1:1):2復(fù)合濾料的過濾性能

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明所授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明做各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

所用原料：PP母粒，熔體流動(dòng)速度1100g/10min；PP紡粘非織造基材，25g/m²，購(gòu)于市場(chǎng)。

實(shí)施例1：一種采用熔體靜電紡絲技術(shù)調(diào)控濾料結(jié)構(gòu)的方法

向四個(gè)噴絲板中分別加入25g的PP母粒，在紡絲電壓為41kV，接收距離為7cm，紡絲溫度分別為180、195、210、225、240和255℃時(shí)，制備不同直徑的PP纖維，其直徑分布及形貌見圖1；然后在紡絲時(shí)間為75min，紡粗/細(xì)(8.74/6.18μm)纖維噴絲板數(shù)量比為0:4、2:2和4:0，收卷速度為3.3cm/min，熱壓壓力為0.4MPa，熱壓溫度為90℃時(shí)，制得低阻力PP濾料，過濾性能測(cè)試結(jié)果見表1?？芍?jīng)結(jié)構(gòu)調(diào)控后具有等比例粗/細(xì)纖維的濾料F_2:2，其過濾效率與單一含有6.18μm纖維濾料F_0:4接近，過濾阻力、透氣率及孔隙率與單一含有8.74μm纖維濾料F_4:0接近，即該濾料具備“高效低阻”特性。

表1

實(shí)施例2：一種采用熔體靜電紡絲技術(shù)調(diào)控濾料結(jié)構(gòu)的方法

向四個(gè)噴絲板中分別加入25g的PP母粒，在紡絲電壓為41kV，接收距離為7cm，紡絲溫度分別為180、195、210、225、240和255℃時(shí)，制備不同直徑的PP纖維，其直徑分布及形貌見圖1；然后在紡絲時(shí)間為45min，紡粗/細(xì)(8.74/6.18μm)纖維噴絲板數(shù)量比為0:4、1:3和4:0，收卷速度為3.3cm/min，熱壓壓力為0.4MPa，熱壓溫度為90℃時(shí)，制得低阻力PP濾料，過濾性能測(cè)試結(jié)果見表2。可知，經(jīng)結(jié)構(gòu)調(diào)控后具有粗/細(xì)纖維的濾料F_1:3，其過濾效率與單一含有6.18μm纖維濾料F_0:4接近，過濾阻力、透氣率及孔隙率與單一含有8.74μm纖維濾料F_4:0接近，即該濾料具備“高效低阻”特性。

表2

實(shí)施例3：一種采用熔體靜電紡絲技術(shù)調(diào)控濾料結(jié)構(gòu)的方法

向四個(gè)噴絲板中分別加入25g的PP母粒，在紡絲電壓為41kV，接收距離為7cm，紡絲溫度分別為180、195、210、225、240和255℃時(shí)，制備不同直徑的PP纖維，其直徑分布及形貌見圖1；然后在紡絲時(shí)間為60min，紡粗/細(xì)((8.74/7.97)/6.18μm)纖維噴絲板數(shù)量比為(1:1):2，收卷速度為3.3cm/min，熱壓壓力為0.4MPa，熱壓溫度為90℃時(shí)，制得低阻力PP濾料，過濾性能測(cè)試結(jié)果見表3?？芍?，經(jīng)結(jié)構(gòu)調(diào)控后具有粗/細(xì)纖維的濾料F_(1:1):2，其過濾效率與單一含有6.18μm纖維濾料F₆接近，過濾阻力、透氣率及孔隙率與單一含有8.74μm纖維濾料F₈接近，即該濾料具備“高效低阻”特性。

表3