针刺熔喷复合过滤材料的制备及性能研究

针刺熔喷复合过滤材料的制备及性能研究

随着工业化经济的快速发展，世界空气环境恶化，污水处理和室内噪声日益受到关注。由此,人们对高效率的空气过滤材料的市场需求与日俱增。目前,空气过滤材料在国际过滤材料的六大市场中已位居第三,成为国际过滤材料市场中增长最快的过滤材料本文采用在线复合的方式,以粗效针刺空气过滤布和熔喷布作为复合组分,制备了一种具有亚高效过滤性能的复合过滤材料。通过厚度、定量、过滤效率、透气性、拉伸强度、投影等测试方法对针刺熔喷复合过滤材料的综合性能进行了研究与探讨。1实验部分1.1聚丙烯纤维在空气过滤布上的得到表达针刺布,选用具有一定厚度、结构蓬松的初效空气过滤布。聚丙烯切片(PP,纺丝用等规聚丙烯,等规度大于95%)。聚氨酯切片(PU)。1.2复合滤料制备本文采用在线复合方法,以针刺非织造布为接收基布,在模头温度为220℃、空气压强为0.2MPa、空气温度为240℃、接受距离为15cm的条件下进行熔喷纺丝,制备亚高效针刺熔喷复合滤料。具体加工工艺及各加工区温度参数如图1及表1所示。1.3拉伸强度测试采用FA2104电子天平对复合前的粗效针刺过滤基布、熔喷过滤基布以及复合过滤材料进行厚度和定量测试。采用JJF022-1989摆锤式织物强力机对复合前的粗效针刺过滤基布、熔喷过滤基布以及复合过滤材料进行拉伸强度测试采用YG034/BQ3型剥离强度仪对复合前的粗效针刺过滤基布、熔喷过滤基布以及复合过滤材料进行剥离强度测试。采用YG461型织物中压透气量仪(宁波纺织机械厂)对复合前的粗效针刺过滤基布、熔喷过滤基布以及复合过滤材料进行透气性测试。采用CLJ-03A激光尘埃粒子计数器对复合前的粗效针刺过滤基布、熔喷过滤基布以及复合过滤材料进行了过滤效率测试,测试采用标准Q/320500BSK-8-2002。采用电子显微镜对复合前的粗效针刺过滤基布、熔喷过滤基布以及复合过滤材料进行投影测试。2结果与讨论2.1复合过滤材料厚度对复合前的粗效针刺过滤基布、熔喷过滤基布以及复合过滤材料进行定量和厚度测试,同时,为保证测试结果的严谨性,厚度测试时对每一组试样进行十次测量,定量测试对每一组试样进行五次定量最终取平均值作为记录,经计算可得复合过滤材料的厚度平均值为3.23mm,大致等于针刺基布厚度平均值1.04mm和熔喷基布厚度平均值2.20mm之和。复合过滤材料的定量平均值为2.77g/m2.2针刺复合过滤材料的拉伸强度和断裂伸长率复合前粗效针刺过滤基布、熔喷过滤基布以及复合过滤材料的拉伸强度和断裂伸长率见表2,由表2可知,针刺熔喷复合过滤材料的拉伸强度与断裂伸长率明显优于单独的熔喷滤料,其极大程度上依赖于针刺基布本身的机械性能。2.3通风试验透气性是纤维过滤材料用于空气过滤的重要性能指标,其与非织造材料的厚度和疏密程度具有紧密的联系2.4复合过滤材料针刺基布的过滤效率对复合前粗效针刺过滤基布、熔喷过滤基布以及复合过滤材料进行过滤效率测试,测试中分别选取针刺熔喷复合过滤材料的针刺面和熔喷面作为迎风面进行过滤效率测试。具体测试结果如图2和图3所示。实验表明,针刺基布对0.3μm以下的颗粒几乎没有过滤作用,对于0.3μm以上粒径颗粒的过滤效率为81.13%。熔喷基布的单独过滤效率因过滤空气中杂质粒径的不同而有所变化,其中当颗粒粒径分别为0.3μm、0.5μm和1μm时,其过滤效率分别为88.85%、90.40%和91.83%。通过图2和图3,我们可以清楚地看出,空气从复合过滤材料针刺面进入时,其过滤效率大于空气从复合过滤材料熔喷面进入的过滤效率。复合过滤当中以针刺基布面作为迎风面时,对0.3μm、0.5μm、1μm粒径颗粒的过滤效率是由小到大的趋势,而当以复合滤料的熔喷面作为迎风面时,其结果则相反。这主要是由于针刺过滤基布的平均直径与孔隙率较熔喷过滤基布较大2.5测试结果及分析对复合过滤材料以及粗效针刺过滤基布与熔喷过滤基布进行投影测试,最终测试结果如图4至图6所示。熔喷效果较差,表面均匀度欠佳,还出现了纤维粗细参差不齐的现象,这对于精细过滤是一个不利因素。3复合滤料的拉伸性能(1)采用在线复合的方式制备了亚高效针刺熔喷复合过滤材料,结果表明,复合滤料的机械性能得到增强,使用寿命增加,且表现出优异的梯度过滤效果。(2)试验中通过在PP中混入少许比例的聚氨酯(PU)切片,使得熔喷基布在针刺布上的粘着能力得到显著提高,针刺熔喷复合滤料的拉伸强力得到显著增强。