原位高压静电辅助熔喷超细纤维制备及性能研究
近年来沙尘雾霾天气频发、化石燃料消耗不断加速、空气环境日益恶化，空气污染已经成为威胁世界环境和人类生命安全的主要原因之一。空气滤材在个体防护中扮演着重要角色，熔喷非织造布以其高比表面积、成本低廉、生产效率高、高效低阻等独特优势在个体防护空气滤材方面始终占据着主导地位。但熔喷非织造布目前还存在滤效较难提升、纤维直径较粗、直径分布范围广、驻极效果差以及工艺参数调整复杂等问题。这些因素在一定程度上阻碍了熔喷非织造布的适用范围及应用推广。 针对上述问题，本文提出原位高压静电辅助熔喷技术，通过在熔喷模头前端加装中空电极板、卷帘网袋后方加装多孔电极板，利用高压电场提供的静电力对尚处于熔融状态的聚合物射流进行静电牵伸细化，实现熔喷超细纤维的制备，并在高温下强电场诱导聚丙烯内部极性分子偶极矩规则排列形成极性电荷，从物理拦截和静电吸附两方面提高熔喷非织造布过滤拦截效率。主要研究内容如下: (1)设计了两级静电辅助熔喷装置。对原位高压静电辅助熔喷装置进行了详细设计，通过模拟分析方法探究了中空电极板中空宽度、倾角变化对电场中场强分布的影响，并通过在狭缝式熔体微分静电纺丝装置探究了中空电极板对纺丝过程的影响，验证了中空电极板对聚合物射流的有效拉伸性，中空宽度为30mm时纺丝射流最多、纤维直径最细。 (2)探究了静电辅助熔喷对纤维膜物理性能的影响。利用改造后的600mm幅宽静电辅助熔喷生产线，通过实验探究了中空电极板、多孔电极板、两级电极板施加不同电压对熔喷纤维膜单丝细度与形貌、力学性能的影响。 (3)探究了静电辅助熔喷对纤维膜过滤性能的影响。利用改造后的600mm幅宽静电辅助熔喷生产线，通过实验探究了中空电极板、多孔电极板、两级电极板施加不同电压对熔喷纤维膜过滤性能、透气性的影响，并将静电辅助熔喷纤维膜进行电晕驻极，得到了纤维膜的最高滤效。 综上，本文提出了一种原位高压静电辅助熔喷工艺，制备出纤维直径更细、过滤效率更高的熔喷纤维膜，有利于推动熔喷非织造材料向超细化、高滤效方面的发展。
超细纤维;空气滤材;原位高压静电辅助熔喷;工艺参数;过滤性能
北京化工大学
硕士
机械工程
安瑛
2021
中文
TQ342.8
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）