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熔喷PBT非织造布及其复合滤材的制备及表征

王琳  
【摘要】:聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是20世纪70年代发展起来的一种结晶型热塑性聚酯,它不仅具有结晶速度快、机械强度高、尺寸稳定、电绝缘性能良好的特点,而且具有突出的耐热、耐酸、耐油污和耐化学腐蚀性能,得到了科研工作者和工业界的广泛关注。采用熔喷法制得的PBT非织造布纤维细且柔软,加之良好的耐油污、耐热性能,在汽车燃油过滤方面有着良好的应用前景。目前,国产滤材多为滤纸结构,纳污容量低、使用寿命短。而高效复合燃油滤材多为国外进口,大大增加了生产成本。因此,成功制备一种国产的高效复合燃油滤材迫在眉睫。 本课题对熔喷用PBT切片进行了热性能、结晶性能和流变性能分析;研究了熔喷过程中空气压力、接收距离、泵供量对PBT非织造布结构性能的影响;初步探索复合滤材的成型工艺,并对最终制备的复合滤材进行性能表征。 实验中采用的PBT切片熔点为224.7℃,分解温度为382.3℃,熔融指数为154.0g/10min。研究发现,PBT非等温结晶过程与Ozawa方程相吻合而不符合用Jeziorny法处理的结晶动力学方程,用Ozawa方程得到的Avrami指数n随温度的变化在1.06-1.80范围内波动;PBT熔体为非牛顿流体,在同一剪切速率下,体系的表观粘度会随温度的升高而降低。当剪切速率在500-4000s-’范围内变化时,粘流活化能分布在47-53KJ/mol之间。此外,随着熔体温度的升高,PBT的非牛顿指数逐渐增大,大分子链段的活动能力增强。 熔喷过程中,随空气压力的增大,PBT纤维的直径逐渐变细,PBT非织造布的断裂强力逐渐增大,且纵向(机械方向)的断裂强力始终大于横向(非织造布表面与机械方向垂直)的断裂强力;非织造布的平均孔径和最大孔径均有所减小。随着接收距离的增加,PBT纤维的直径逐渐减小,但变化并不显著;PBT非织造布的断裂强力逐渐减小,且纵向断裂强力和横向断裂强力趋于平衡;纤网透气性能逐渐增强。随着泵供量的增加,PBT纤维的直径逐渐变粗,纤维之间的粘连现象严重,PBT非织造布的断裂强力逐渐增大。实验制得的熔喷PBT非织造布纤维直径集中分布在3-7μm之间。平均孔径分布在7-12μm,最大孔径分布在18-27μm。最大纵向断裂强力为27.9N,最大横向断裂强力为20.9N。 采用自制的PBT非织造布制备复合滤材。制备过程中,随着成型压力的增加,PBT非织造布复合滤材的厚度、透气量、最大孔径、平均孔径均有减小的趋势。实验范围内,粘胶剂含量对复合滤材的厚度几乎没有影响,但随着粘胶剂含量的增加,材料的透气量、最大孔径和平均孔径均有所减小。 熔喷PBT非织造布与水的接触角为142.3°,是一种拒水材料。PBT非织造布复合滤材对直径大于5μm的固体杂质的过滤效率均高于99%,纳污容量约为传统滤纸的2.11倍。但滤水效率和对直径为4μm固体杂质的过滤效率还有待提高。


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