一种熔喷驻极体聚合物非织造布的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种熔喷驻极体聚合物非织造布的制备方法，其包括以下步骤：(1)熔喷非织造布：采用熔喷法制备聚合物非织造布，在熔喷生产过程时，使熔喷聚合物非织造布形成相对不规整晶相结构；(2)驻极体制备：将非织造布进行电场极化制备驻极体，在非织造布极化时，维持极化电场条件下，通过加热或拉伸工艺，使得非织造布在不规整晶相结构向规整晶相结构转变过程中，电荷被注入体内，从而获得高电荷存储稳定性的熔喷驻极体聚合物非织造布。本发明专利技术利用转变过程更利于束缚电荷的形成、电荷不容易脱阱的特点，最终获得高电荷存储稳定性的熔喷驻极体聚合物非织造布。

【技术实现步骤摘要】
一种熔喷驻极体聚合物非织造布的制备方法
本专利技术属于净化工程和空气过滤
，尤其涉及一种熔喷驻极体聚合物非织造布的制备方法。
技术介绍
熔喷法是20世纪50年代发展起来的,依靠高速、高温气流喷吹聚合物熔体，使其得到迅速拉伸而获得超细聚合物非织造纤维材料的一种方法。它是通过将聚合物切片加热、加压成为熔融状态后,将熔体分配流到喷头前端的喷丝孔，再经挤压后通过高速、高温气流拉伸使之形成超细化聚合物纤维，再经冷却固化，沉积于集网帘上，形成熔喷非织造布。熔喷非织造布由于其具有纤维直径细、比表面积大、孔隙小,空隙率高等特点，被广泛地应用于固气分离的过滤材料。特别是通过特殊的驻极体形成技术，将熔喷非织造布制作成能长期具有静电场的驻极体材料，可获得阻力几乎为零的高效空气过滤材料。此类熔喷驻极体聚合物非织造布空气过滤材料可滤除PM2.5及更小的粉尘、细菌等有害颗粒,在劳保及医疗口罩、防毒面具、空气净化器、吸尘器中已得到了广泛的应用,成为了洁净室空气净化、汽车内空气过滤和发动机空气过滤的主导材料。现有的熔喷驻极体空气过滤材料通常是在已制成的熔喷非织造布上，施加高压电场(如电晕放电)、或通过摩擦、水热蒸发等方法，使材料荷电形成静电场。材料所带的电荷主要为浅陷阱电荷，存在于纤维表面和浅表面，在使用时很容易发生衰减，过滤性能稳定性差，极大地缩短了其使用寿命，影响了过滤设施的可靠性。中国专利CN101905101A公开了一种熔喷聚丙烯驻极体过滤材料的制备方法，包括如下步骤：1)、聚丙烯改性：将原料聚丙烯熔融，与添加剂混合，制得改性聚丙烯；2)、熔喷制备非织造布：a)、在熔融状态下，将改性聚丙烯熔体用计量泵喂入喷丝板；b)、将所述的改性聚丙烯熔体从喷丝孔挤出。c)、用高速热空气将挤出喷丝孔的熔体吹成超细的纤维，使其飞向凝网帘而冷却粘合形成纤网；3)、驻极体制备：将步骤(2)得到的纤网通过电晕放电装置的电极，电极放电使纤网驻极，即得驻极体。聚合物一般具有晶相与非晶相共存的结构，非晶相结构的电导率较大，而晶相结构的电导率较小。在电场的作用下，电流通过材料体内时，在晶相与非晶相的界面就会积聚电荷，每个微晶颗粒就相当于一个偶极子(称为准偶极子)，它们可成为电荷的陷阱源，其陷阱能级的大小与微晶结构的规整度有关，规整度越好，陷阱能级越高。一般聚合物有多种晶相结构，有的先形成准晶或近晶结构，它们的晶相稳定性不同。越稳定的晶相其规整度越好，形成的准偶极子就越稳定，陷阱能级越高。上述专利中的聚丙烯在熔喷过程中存在多种晶相结构，没有进行晶相结构调控，制造得到的过滤材料性能稳定性差，严重影响过滤装备的使用可靠性。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种熔喷驻极体聚合物非织造布的制备方法，可使材料形成深陷阱电荷，极大地提高其电荷存储稳定性。为了达到目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术涉及一种熔喷驻极体聚合物非织造布的制备方法，其包括以下步骤：(1)熔喷非织造布：采用熔喷法制备聚合物非织造布，在熔喷生产过程时，使熔喷聚合物非织造布形成相对不规整晶相结构；(2)驻极体制备：将非织造布进行电场极化制备驻极体，在非织造布极化时，维持极化电场条件下，通过加热或拉伸工艺，使得非织造布在不规整晶相结构向规整晶相结构转变过程中，电荷被注入体内，从而获得高电荷存储稳定性的熔喷驻极体聚合物非织造布。优选地，所述的熔喷非织造布包括以下步骤：(1.1)聚合物切片改性：在聚合物切片中添加0.1～0.5Wt％的改性助剂，控制混合物的熔融指数800～1600，制得改性聚合物切片，所述的改性助剂为改性松香、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酰胺任意一种或两种以上的混合；(1.2)熔喷制备非织造布：(1.2.1)选择孔径直径为0.1～0.4微米，长径比为10～17的喷丝板，在熔融状态下，将改性聚合物熔体用计量泵喂入喷丝板；(1.2.2)将挤出机的温度控制在200～260℃，喷丝板的温度控制在230～290℃，计量泵的频率控制在20～30Hz，再将所述的改性聚合物熔体从喷丝孔挤出；(1.2.3)用高速热空气将挤出喷丝孔的熔体吹成超细纤维，所述的高速热空气温度为200～370℃，空气速率为马赫数0.5～0.8；(1.2.4)通过吸风机吸风冷却将超细纤维吸向凝网帘形成非织造布，吸风温度为0～10℃，空气速率为马赫数0.5～0.8。优选地，所述的极化电场通过单电源、单极性、线状多弦丝平面式电晕放电装置的电极放电维持，极化电场的电压为-10～-30KV，线状弦丝电极的数目为6～10根，每根弦丝电极间距离3～8cm，安放在同一平面内。优选地，所述的加热工艺中在非织造布底部加热，加热的温度为50～120℃。优选地，所述的改性助剂为改性松香、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酰的混合，其用量为0.2Wt％。优选地，所述的高速热空气温度为300℃，空气速率为马赫数0.6；所述的吸风温度为5℃，空气速率为马赫数0.7。优选地，所述的驻极电压为-20KV，线状弦丝电极的数目为8根，每根弦丝电极间距离5cm。优选地，聚丙烯非织造布的加热温度为100℃，聚乳酸非织造布的加热温度为60℃。优选地，所述的聚合物为聚丙烯，其不规整晶相结构为拟六方晶型，其规整晶相结构为α晶型。优选地，所述的聚合物为聚乳酸，其不规整晶相结构为包含中间相、α'晶型和α晶型的混合晶，其规整晶相结构为α晶型。采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：1、本专利技术在熔喷过程中，控制聚合物的晶相结构，使其形成结晶相对不规整的准晶、近晶结构，此时得到的非织造布在后续的电场极化时更容易积聚电荷；2、在电场极化时，伴随着不规整晶相结构向规整的晶相结构转变过程，电荷被注入纤维体内，形成深陷阱电荷。本专利技术利用转变过程更利于束缚电荷的形成、电荷不容易脱阱的特点，最终获得高电荷存储稳定性的熔喷驻极体聚合物非织造布。附图说明图1为实施例1熔喷聚丙烯驻极体非织造布的热刺激放电谱示意图；图2为熔喷聚丙烯驻极体非织造布样品高温处理时的过滤效率变化示意图；图3为熔喷聚乳酸驻极体非织造布对比例3的热刺激放电谱示意图；图4为熔喷聚乳酸驻极体非织造布实施例2的热刺激放电谱示意图；图5为熔喷聚乳酸驻极体非织造布样品高温处理时的过滤效率变化示意图；图6为本专利技术中聚合物热处理时的晶相转换示意图。具体实施方式为进一步了解本专利技术的内容，结合实施例对本专利技术作详细描述，以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1本实施例涉及一种熔喷驻极体聚合物非织造布的制备方法，其包括以下步骤：(1)熔喷非织造布：采用熔喷法制备聚合物非织造布，在熔喷生产过程时，使熔喷聚合物非织造布形成相对不规整晶相结构；(2)驻极体制备：将非织造布进行电场极化制备驻极体，在非织造布极化时，维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熔喷驻极体聚合物非织造布的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n(1)熔喷非织造布：采用熔喷法制备聚合物非织造布，在熔喷生产过程时，使熔喷聚合物非织造布形成相对不规整晶相结构；/n(2)驻极体制备：将非织造布进行电场极化制备驻极体，在非织造布极化时，维持极化电场条件下，通过加热或拉伸工艺，使得非织造布在不规整晶相结构向规整晶相结构转变过程中，电荷被注入体内，从而获得高电荷存储稳定性的熔喷驻极体聚合物非织造布。/n

【技术特征摘要】
1.一种熔喷驻极体聚合物非织造布的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)熔喷非织造布：采用熔喷法制备聚合物非织造布，在熔喷生产过程时，使熔喷聚合物非织造布形成相对不规整晶相结构；
(2)驻极体制备：将非织造布进行电场极化制备驻极体，在非织造布极化时，维持极化电场条件下，通过加热或拉伸工艺，使得非织造布在不规整晶相结构向规整晶相结构转变过程中，电荷被注入体内，从而获得高电荷存储稳定性的熔喷驻极体聚合物非织造布。


2.根据权利要求1所述的熔喷驻极体聚合物非织造布的制备方法，其特征在于，所述的熔喷非织造布包括以下步骤：
(1.1)聚合物切片改性：在聚合物切片中添加0.1～0.5Wt％的改性助剂，控制混合物的熔融指数800～1600，制得改性聚合物切片，所述的改性助剂为改性松香、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酰胺任意一种或两种以上的混合；
(1.2)熔喷制备非织造布：
(1.2.1)选择孔径直径为0.1～0.4微米，长径比为10～17的喷丝板，在熔融状态下，将改性聚合物熔体用计量泵喂入喷丝板；
(1.2.2)将挤出机的温度控制在200～260℃，喷丝板的温度控制在230～290℃，计量泵的频率控制在20～30Hz，再将所述的改性聚合物熔体从喷丝孔挤出；
(1.2.3)用高速热空气将挤出喷丝孔的熔体吹成超细纤维，所述的高速热空气温度为200～370℃，空气速率为马赫数0.5～0.8；
(1.2.4)通过吸风机吸风冷却将超细纤维吸向凝网帘形成非织造布，吸风温度为0～10℃，空气速率为马赫数0.5～0.8。


3.根据权利要求1所述的熔喷驻极体聚合物非织造布的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈钢进，张剑锋，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33