等离子体接枝丙烯酸改善熔喷非织造布润湿性的研究

等离子体接枝丙烯酸改善熔喷非织造布润湿性的研究

通过将接枝改为聚苯乙烯的非纺织布制剂，可以达到更好的滤材表面的润湿性。1实验1.1原材料和设备PBT熔喷非织造布,试样的面密度为170g/m1.2接枝后分散剂的制备先将PBT熔喷非织造布试样置在DK-P290型低温等离子体设备中,在设定的功率和真空度下处理一定时间后,取出试样,迅速置于接枝溶液中接枝。接枝溶液由一定比例的丙烯酸和乙醇所组成,把非织造布试样按1:80的浴比与接枝溶液一起盛在容器中,放入恒温水浴锅中,加热至一定温度。在此温度下,经反应一定的时间后取出试样。将接枝后的非织造布放入去离子水中洗涤以去除非织造布上附属的均聚物。PBT纤维大分子的接枝反应如下:1.3改性产品时滴垂直位置的测量用医用针筒挤出恒定体积的去离子水水滴,将水滴垂直下落到改性产品上,同时用秒表开始计时,记录水滴完全扩散并渗透时所需的时间t。t值越小,改性产品表面张力越小,润湿效果越好。2结果与讨论2.1等离子体放电功率从高分子合成化学的角度来看,等离子体引发聚合是把等离子体当作引发聚合的一种能源。由等离子体发出的光辐射不仅能为聚合物强烈地吸收,并能使聚合物产生自由基由表2可见,就接枝产品的润湿性而言,等离子体放电功率存在极值。这是因为增大功率,电压和电流都会随之改变。功率增大,等离子体中的电子浓度增大,而电压的升高,等离子体中的电场与气压之比(E/p)增加其中K其中σ2.2低温等离子体影响非织造布表面的自由基作用机理等离子体照射时间对自由基产生的量有一定的影响。取等离子体处理功率为140W,抽真空后压力为30Pa,质量分数为12%丙烯酸和乙醇溶液,反应温度50℃,浴比1:80,进行照射时间对产品润湿时间的影响试验,其结果如表3所示。从表3可知,随着低温等离子体照射时间增加,去离子水标准水滴在非织造布表面的扩散时间下降,照射时间达到8min时出现极小值,随后增加照射时间,扩散时间反而增加。这是因为接枝非织造布的最终润湿性取决于其表面形成的过氧化基数量。而过氧化基数量主要取决于放电过程中表面自由基的生成数。低温等离子体对非织造布表面的作用有两种:一使材料表面分子上弱键断裂,形成表面自由基;二对表面分子产生刻蚀作用,连同刚形成的表面自由基。这类似一种“逐层剥离”效应。在反应初期,最外层分子上因断键而生成自由基的速度大于表面刻蚀作用,此时自由基数量随反应时间的增加而增加;在反应后期,刻蚀速度大于自由基的生成速率,因此随时间的增加,自由基数量减少,从而使接枝非织造布的表面润湿性与低温等离子体照射时间的关系出现极值。可见,在处理时,应确定合适的照射时间。2.3接枝温度的影响取等离子体处理时抽真空后压力为30Pa,照射时间为8min,接枝时间为60min,用丙烯酸等作接枝液,进行接枝温度对产品润湿时间的影响试验,其结果如表4所示。由表4可见,当功率为200、300W时,随接枝温度增加,水滴扩散时间先增加,达到极值后,又减少。当功率为500W时,随接枝温度增加,水滴扩散时间增加。在聚合中,一般反应速度与温度的关系符合阿罗尼乌斯方程:可见,在体系中其它条件不变时,T2.4等离子体处理条件下接枝聚合反应的影响用各种浓度丙烯酸接枝液,进行接枝单体浓度对非织造布表面润湿时间的影响,其结果如表5所示。从表5可知,在接枝聚合过程中,丙烯酸的单体质量分数对PBT熔喷非织造布表面润湿效果产生重要的影响。随着单体浓度的增加,水滴扩散时间先下降,即产品表面润湿性改善,但当单体浓度达到一定值后,水滴扩散时间反而增加,即产品表面润湿性反而下降。这是因为在液相接枝体系中,由等离子体处理后PBT熔喷非织造布表面所形成的自由基通过链式反应和单体结合增长。随着接枝共聚反应的进行,丙烯酸在PBT纤维大分子之间的吸附和渗透,从而使纤维表面和接枝液之间形成一定的浓度差。丙烯酸浓度低时,浓度差大,这对接枝反应有利。当丙烯酸浓度逐渐增大,浓度差相应也减少,此时接枝反应将减慢。与此同时,丙烯酸的自聚能力很强,虽不象在以过氧化苯甲酰作为引发剂而进行化学接枝时那样剧烈2.5ptl连接性能分析2.5.1扫描电镜照片分析图1、2分别是平均孔径为10μm时的PBT熔喷非织造布经低温等离子体处理前后的扫描电镜照片(SEM)。比较图1与图2可知,经低温等离子体处理后,刻蚀相当明显,这刻蚀的存在也有助于产品润湿性能的改善。图3、4分别是平均孔径为40μm时的PBT熔喷非织造布经低温等离子体处理前后的扫描电镜照片(SEM)。其变化规律同上。2.5.2等离子体引发接枝前后pbt熔喷非织造布的强度分析红外光谱可定性分析材料表面特征基团的强弱程度。图5中谱线A与B分别为PBT熔喷非织造布低温等离子体引发、丙烯酸接枝前后的结果。PBT中羰基2.5.3激光补偿结果分析激光喇曼光谱分析可定量分析材料表面特征基团变化规律。图6、7分别为PBT熔喷非织造布经低温等离子体引发、丙烯酸接枝前后的激光喇曼光谱图。分析比较图6,7可得出以下结果:(1)羰基峰的变化。在激光喇曼光谱图上,羰基峰的位置在1725cm(2)结晶度的变化。在PBT特征峰处观察结晶带变化,接枝后的结晶带宽度S(3)亚甲基3等离子体处理对pbt熔喷非织造布的接枝和红外光谱的影响(1)用低温等离子体引发丙烯酸接枝PBT熔喷非织造布以提高产品的润湿性是可行的。(2)低温等离子体放电功率、照射时间、接枝温度、单体浓度对PBT熔喷非织造布的处理、接枝效果影响较大。适宜的等离子体处理功率为300W,照射时间为8min,接枝温度为25℃,单体质量分数为7%较佳。(3)从电镜照片可知,低温等离子体处理对PBT熔