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目前功能微粒材料与熔喷非织造布复合的方法主要有后整理涂层、高聚物熔融混纺、原位粒子涂层(在纤维网成形时将功能微粒加入到熔喷纤网中),但是这些方法都存有缺陷和不足。本课题意在开发一种新型的活性炭纳米颗粒与熔喷非织造布复合的方法,在借鉴气流原位复合方法的基础上将熔喷技术与熔喷流场相结合,在熔融的聚合物熔体刚离开模头尚未冷却固化前,利用本课题自行研制的载气式粉轮喂入装置将活性炭纳米粒子引入熔喷气流中,混有活性炭纳米颗粒的高温、高压气流对熔喷纤维牵伸的同时,活性炭纳米颗粒以一定的速度作用到熔喷纤维上,从而达到制备功能颗粒复合熔喷非织造布材料的目的。该方法的关键在于将熔喷技术与流场相结合,采用了一种新的生产工艺开发新型的高效过滤材料—活性炭纳米颗粒复合熔喷非织造布。由于活性炭有很强的吸附能力,所制得的产品可以用在一些特殊场合,如汽车内室里的烟尘、异味、微尘的吸收。
本文首先探讨了将活性炭纳米颗粒引入熔喷气流的方法。对载气式粉轮喂入装置进行了详细的论述,介绍了该装置的工作原理、工作过程及其所包含的三个系统,并对该装置进行了气动实验,获得了理想的效果。
提出在熔喷模头附近加装导流板,对牵伸气流产生集束作用,延缓牵伸气流的扩散,从而使纳米颗粒在熔喷纤维表面的嵌入率得到较大的提升,纤维的细度也能得到进一步的提高,最终可以增强功能性非织造布的效用。利用CFD数值模拟与实验测试熔喷流场,结果分析验证了在熔喷流场中加装导流板的可行性。用CFD模拟指导实验,以活性炭纳米颗粒在熔喷非织造布上的嵌入率为表征,实验得出了导流板的最优加装尺寸为:导流板头端位置距模头2cm,板间距离为1.4cm,板长为4cm。
本文对所制得的活性炭纳米颗粒复合熔喷非织造布的各项性能指标进行测试,结果表明在熔喷流场中加装导流板后得到的产品,活性炭纳米颗粒在熔喷非织造布上的嵌入率明显增大,活性炭纳米颗粒在其表面分散效果较好且分布较均匀,所制得的活性炭纳米颗粒复合熔喷非织造布的过滤性能有明显改善,并且没有增加过滤阻力。