熔噴非織造布的開發(fā)與應(yīng)用

熔噴非織造布的開發(fā)與應(yīng)用

聚苯硫醚（pps）是一種具有芳環(huán)結(jié)構(gòu)的高科技化合物，其重復(fù)結(jié)構(gòu)單元為。1ps樹脂過濾材料1979年，美國Phillips公司合成出纖維級的高分子線性PPS樹脂，并實現(xiàn)了工業(yè)化PPS纖維具有優(yōu)異的耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性，被認(rèn)為是主要的特種功能過濾材料，廣泛應(yīng)用于燃煤鍋爐過濾、化學(xué)過濾PPS超細(xì)纖維一般是指單絲直徑小于5μm的PPS纖維。修俊峰2pps熔噴纖維原料的研究采用熔噴法制備PPS超細(xì)纖維，流程短、工藝簡單，但是PPS樹脂用于熔噴工藝加工存在許多困難，因為PPS在螺桿中停留時間長會有交聯(lián)和碳化發(fā)生，在噴絲板容易形成柱頭絲，堵塞噴絲孔，造成纖維產(chǎn)品質(zhì)量的下降。國外有學(xué)者為解決PPS熔噴存在的困難，做了大量研究，Harwood近年來，國內(nèi)也相繼開展了PPS纖維的熔噴研究，連丹丹等PPS熔噴工藝示意圖如圖1所示。通過熱空氣流對噴絲孔擠出的PPS熔體細(xì)流進(jìn)行高速牽伸，形成的超細(xì)纖維網(wǎng)被收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上，通過纖維自身的余熱黏合成為PPS熔噴非織造布。由于PPS熔體黏度對溫度依賴性較高，熔噴溫度設(shè)置應(yīng)分多區(qū)熔融，常用的PPS熔噴擠出機(jī)各加熱區(qū)溫度設(shè)置見表1。熔噴纖維布的強(qiáng)度和斷裂伸長率隨原料的MFI提高而降低。因此，為使熔體細(xì)流能在熱氣流噴吹過程中得到較好的牽伸，PPS原料的MFI應(yīng)盡可能高一些。2.1布面速度和氣流速度隨著熔噴氣流場熱空氣壓力增大，纖維直徑減小（圖2），氣壓大于一定程度時，纖維不勻率也減小。因為較高的熱空氣壓力會產(chǎn)生較大的牽伸力，熔體被快速牽伸，纖維取向度高，纖維變細(xì)，纖維的不勻率也隨之降低。但是，氣流速度過大，易出現(xiàn)飛花，嚴(yán)重影響布面外觀。熱空氣溫度對纖維直徑的影響也是隨著溫度升高，纖維直徑呈遞減趨勢（圖3），這是因為在熔噴過程中，熱空氣溫度升高延緩了纖維的冷卻固化，使纖維在熔融狀態(tài)下得到高速拉伸，有利于纖維直徑進(jìn)一步減小，不勻率降低2.2接收距離的影響熔噴纖維在熱空氣作用下拉伸變細(xì)主要發(fā)生在距離噴絲孔5cm的范圍內(nèi)。當(dāng)接收距離太大時，外界氣流干擾大；而當(dāng)接收距離太小時，纖維沒有完全冷卻，容易相互粘結(jié)形成并絲2.3pps纖維截面直徑和不勻率影響計量泵流量代表了聚合物流量，其顯著影響材料細(xì)度及均勻度，為獲得超細(xì)PPS纖維，需減小計量泵的流量。計量泵轉(zhuǎn)速超過一定范圍，纖維直徑、纖維不勻率開始增高。這是因為在相同的拉伸力作用下，過多的聚合物熔體會導(dǎo)致拉伸不夠充分，得到的纖維較粗，還會導(dǎo)致纖維相互粘結(jié)，不勻率升高。3非織造材料的性能由于熔噴技術(shù)生產(chǎn)的纖維很細(xì)，可達(dá)到幾微米甚至更小，所以纖維具有很大的比表面積，生產(chǎn)的非織造材料纖維分散均勻且孔隙率高，所以與其他的單獨工藝生產(chǎn)的非織造布相比，纖維更柔軟、過濾阻力低，在過濾、保暖、吸音、吸油、電池隔膜等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用3.1pps熔噴纖維纖維網(wǎng)/基布層復(fù)合過濾材料袋式除塵技術(shù)已經(jīng)成為燃煤電廠等行業(yè)高溫?zé)焿m治理的主要手段之一，為了提高過濾效率與過濾精度，小于1.5dtex的圓形細(xì)旦纖維已經(jīng)開始應(yīng)用于針刺濾料的生產(chǎn)，但是這些濾料對超微細(xì)粉塵PM2.5的過濾存在一定的局限性，難以滿足目前對大氣環(huán)境治理的要求。要突破上述局限，需要解決目前高精度濾料生產(chǎn)中的纖維原料問題，其中最重要的是PPS纖維的超細(xì)化、異形化，以便為高效濾料的研制奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。將PPS熔噴纖維網(wǎng)與基布層進(jìn)行復(fù)合的陣列式嵌入復(fù)合技術(shù)，可制備界面結(jié)合均勻、牢度高的PPS纖維過濾材料。將復(fù)合的PPS過濾材料進(jìn)行熱處理和表面處理，最終制備具有過濾精度高、高溫?zé)岱€(wěn)定性好、透氣率高、表面光潔的PPS超細(xì)纖維過濾材料（表2）。3.2非織造布隔膜非織造布隔膜具有高孔隙率和高熱穩(wěn)定性的特點，非織造布的三維孔隙結(jié)構(gòu)可以保證較高的電解液保有率，并有效防止隔膜刺穿引起的短路問題，上述優(yōu)點使得非織造布隔膜在大功率電池的應(yīng)用方面極具潛力。非織造布隔膜已廣泛應(yīng)用于鎳鎘電池聚烯烴多孔隔膜如PE和PP在商業(yè)化鋰電池中占據(jù)主導(dǎo)地位，但是聚烯烴隔膜的耐溫性能和電解液浸潤性有限，且孔隙率相對較低，限制了電池的安全性能及充放電性能。非織造布復(fù)合隔膜因為加工成本低、孔隙率高，近年來受到較高關(guān)注。陳萌3.3纖維新材料的發(fā)展紙作為電氣設(shè)備的絕緣材料已有悠久的歷史，20世紀(jì)以前，絕緣材料基本上都是來自天然材料或其制品。20世紀(jì)50年代，以合成聚合物為基礎(chǔ)的新絕緣材料逐漸發(fā)展起來，如薄膜復(fù)合制品、粉云母制品、六氟化硫等。20世紀(jì)60年代，更高耐溫等級絕緣材料出現(xiàn)了，如聚酰亞胺、聚芳酰胺、聚芳砜、聚苯并咪唑、聚噁二唑纖維絕緣紙等，其耐高溫、機(jī)械強(qiáng)度和電氣性能都很好，其中聚芳酰胺絕緣紙的應(yīng)用最為普遍PPS纖維相比芳綸和聚酰亞胺等價格低，在F、H級高溫絕緣紙市場具有一定競爭力。何東欣布莎莎利用熔噴方法制備PPS絕緣紙工藝流程短，有利于進(jìn)一步降低成本，中國專利CN102517978A3.4非織造材料的持油性能目前，在熔噴非織造吸油材料中，由于PP非織造布應(yīng)用最廣泛，具有密度小、吸油量高、可重復(fù)使用等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于環(huán)保工程、油水分離工程以及海洋石油泄漏等領(lǐng)域，但是純PP非織造吸油材料的持油性較差。李峰等4pps熔噴超細(xì)纖維材料熔噴非織造布是非織造材料生產(chǎn)技術(shù)中發(fā)展較快的一種，其產(chǎn)品具有纖維超細(xì)、孔隙率高、過濾阻力小和纖維自身黏合纏結(jié)等諸多的優(yōu)點。PPS熔噴超細(xì)纖維材料還具備