熔噴非織造布親水性能的研究

熔噴非織造布親水性能的研究

1超細(xì)短纖非織造布pp連接層非織布是用pp片的遠(yuǎn)東蠶絲作為濕潤和壓縮而成的薄短纖維非織布。具有良好的過濾性能、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐堿性、耐有機(jī)溶劑性、抗污染性和抗菌性。2實驗部分2.1實驗儀器與儀器實驗材料:親水改性劑CHA,親水改性劑RZ,聚丙烯切片(MFI=1200g/10min),去離子水,0.9%NaCl水溶液。實驗儀器:聚合物噴絲成網(wǎng)系統(tǒng)(東華大學(xué)非織造實驗室),FA2004電子天平(上海精天電子儀器有限公司),HD026N型電子織物強(qiáng)力儀(南通宏大實驗儀器有限公司),織物穿透儀YG814D(溫州方圓儀器有限公司),接觸角測量儀JC2000A(上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司),數(shù)字式織物透氣量儀YG461E(寧波紡織儀器廠),絕緣電阻測試儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司)。2.2熔噴非織造布的制備采用熔噴技術(shù)進(jìn)行實驗。將親水改性劑與PP粒料按照不同比例混合均勻,喂入聚合物噴絲成網(wǎng)系統(tǒng),由螺桿擠出機(jī)熔融共混,經(jīng)噴絲、牽伸裝置得到超細(xì)纖維,在接收成型裝置上形成共混熔噴纖網(wǎng),依靠自身粘合形成親水性PP熔噴非織造布。本文添加了不同比例的親水改性劑與PP粒料共混制備親水性熔噴非織造布,選取的添加比例有2.5%、3.5%、4.5%、5.5%、6.5%,并分別對其親水性能進(jìn)行了研究。2.3親水性測試本文主要測試了以下非織造布的親水性能指標(biāo):接觸角、吸液率、透水時間、多重滲透檢驗。2.3.1不同體的接觸角表征親水性最常用的方法就是測試其表面的液體的接觸角,接觸角越小,親水性越強(qiáng)。將試樣放入接觸角測量儀,用微量進(jìn)樣器取0.5μL去離子水滴于試樣表面,測試接觸角。2.3.2試樣的制備吸液率是指在標(biāo)準(zhǔn)時間內(nèi)或材料完全潤濕所需要的時間內(nèi),每單位質(zhì)量的吸收體吸收液體的量。實驗方法是:取5塊100mm×100mm的試樣,分別稱取其干重(如單片質(zhì)量不到1g,則要將幾片疊加直至達(dá)到1g為止)。將試樣完全浸入盛液容器中120min后取出,然后用100目過濾篩過濾10min,取下試樣稱取濕重。重復(fù)試驗其余4塊試樣,并計算5塊試樣的干重平均值2.3.3透水性能測試采用溫州方圓儀器公司生產(chǎn)的織物穿透儀,參照EDANAERT150.4—99標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試2.3.4多因素滲透試驗多重滲透檢驗可以用來評估非織造布親水持久性。此方法中同樣的試樣在液體中重復(fù)多次測量。試樣在兩次測量中間干燥1h。2.4拉伸性能測試除親水性能外,本文還對非織造布的主要基本性能進(jìn)行了測試。依據(jù)FZ/T60003標(biāo)準(zhǔn),測試材料的面密度;依據(jù)GB/T1380—1997標(biāo)準(zhǔn),測試材料的厚度;依據(jù)GB/T3923.1—1997標(biāo)準(zhǔn),測試材料的拉伸斷裂強(qiáng)力和伸長。依據(jù)GB/T5453—1997標(biāo)準(zhǔn),采用定壓式測定方法測試材料透氣性能。依據(jù)HG/T30080—1999標(biāo)準(zhǔn),采用絕緣電阻測試儀測量非織造布的表面比電阻。3結(jié)果與討論3.1親水改性劑的用量水接觸角是表征表面親水性能的有效方法之一。當(dāng)水與表面的最外層接觸時,疏水性表面自由能小,測定的接觸角較大,而親水性表面由于自由能大,水滴易鋪展開,測定的接觸角小從圖1可以看出,未經(jīng)過改性的PP熔噴非織造布的接觸角很大,幾乎不吸水;經(jīng)RZ改性后,PP熔噴非織造布的接觸角變小,說明添加RZ后其親水性能得到改善,但效果不明顯;經(jīng)CHA改性后,在非織造布上幾乎看不到水滴,說明其親水性能很好。為了進(jìn)一步研究PP/CHA熔噴非織造布的親水性能,下面討論親水改性劑RZ和CHA的含量對PP熔噴非織造布親水性能的影響。從圖2可以看出,PP/RZ熔噴非織造布靜態(tài)水接觸角隨RZ含量的增加略有減小,而PP/CHA熔噴非織造布靜態(tài)水接觸角隨CHA含量的增加急劇減小。當(dāng)CHA含量在2.5%～4.5%時,接觸角降低的幅度較大;在4.5%～5.5%時,接觸角降低的幅度減小;當(dāng)CHA含量達(dá)到5.5%時,接觸角為0°,說明CHA含量為5.5%時,其表面親水性能已經(jīng)很好,再增加CHA的含量對其表面親水性能沒有明顯影響。3.2cha含量對吸鹽水率的影響非織造布的吸水性能主要由材料本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及組成材料的纖維特性決定。材料內(nèi)孔隙越大,孔隙率越高,毛細(xì)水越多;構(gòu)成非織造布的纖維親水基團(tuán)越多,吸收水越多從圖3中可以看出,CHA含量為2.5%～5.5%時,吸(鹽)水率隨CHA含量的增加而增大,當(dāng)繼續(xù)增大CHA含量時,吸(鹽)水率保持不變。這是因為當(dāng)CHA含量為2.5%～5.5%時,親水改性劑分子能夠全部轉(zhuǎn)移到非織造布的表面,從而吸(鹽)水率會增大,當(dāng)繼續(xù)增加親水改性劑比例時,由于轉(zhuǎn)移到非織造布表面的親水改性劑分子已經(jīng)達(dá)到飽和,增加的親水改性劑分子不能再繼續(xù)轉(zhuǎn)移到表面,所以吸(鹽)水率幾乎保持不變。3.3液體穿透時間熔噴非織造布的一大用途是用于婦女衛(wèi)生巾、尿布的包覆材料,為了保持與人體皮膚接觸時的舒適、干爽,要求這類衛(wèi)生用品的包覆材料對所滲液體具有很好的透過性。本實驗參照EDANA標(biāo)準(zhǔn)以液體穿透時間表征此性能,測試結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出,隨著CHA含量的增加,初始透水時間先減小后保持不變。當(dāng)CHA含量在4.5%以上時,初始透水時間都在3s以下,該時間能滿足大部分熔噴非織造布的應(yīng)用要求。因為當(dāng)CHA含量較低時,非織造布的親水性較差,對液體的吸收轉(zhuǎn)移能力有限。增加CHA的含量,非織造布的親水性增加,對液體的吸收轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng)。當(dāng)CHA的含量增大到5.5%時,由于親水性已經(jīng)達(dá)到最好,再增大CHA的含量,對液體吸收轉(zhuǎn)移能力的影響已經(jīng)不明顯了。3.4親水耐久性分析通過后整理等一些傳統(tǒng)的親水改性方法也能得到具有親水性的PP非織造布,但是并不具有持久性。本實驗采用多重滲透檢驗方法用來測試CHA親水改性后非織造布的親水耐久性。從圖5中可看出,經(jīng)RZ改性后的PP熔噴非織造布的初始透水時間在3s以上,在第三次透水實驗中,其透水時間已超過10s;而含有CHA的PP熔噴非織造布在多次重復(fù)透水實驗中仍能保持較短的透水時間,其中含5.5%CHA的PP熔噴非織造布直至12次的透水實驗時,其透水時間仍保持在3s以下。可見經(jīng)親水改性劑RZ改性后的PP熔噴非織造布只能用于一次性的應(yīng)用,而經(jīng)CHA改性后的PP熔噴非織造布可以重復(fù)使用。3.5cha改性非織造布的過濾性能非織造布的其他主要應(yīng)用性能測試結(jié)果見表1。從表1中可以看出,與原PP熔噴非織造布和經(jīng)RZ改性后的PP熔噴非織造布相比,經(jīng)CHA改性后的PP熔噴非織造布的基本性能也得到了改善。由于面密度和厚度的增加,其斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長和透氣量也增加了。由于纖維細(xì)度的減小,其非織造布的過濾效率增加了1倍。另外,從表中還可以看出,經(jīng)CHA改性后非織造布表面電阻下降了五個數(shù)量級,抗靜電性相對于未改性的非織造布得到極大改善。這主要是因為經(jīng)CHA改性后的聚丙烯非織造布,其表面吸附了親水改性劑,親水改性劑分子以其疏水基向著纖維表面、親水基朝外定向排列,在纖維表面形成了一層連續(xù)的親水層,電荷容易向外泄露散逸,不再積聚于非織造布上,從而達(dá)到抗靜電效果。4親水改性的材料添加親水改性劑來改善PP的親水性能,涉及到多種過程與影響因素,如表面/界面張力、吸附作用、擴(kuò)散作用等等。一種材料若具有親水性能,在其表面須有均勻地分布的水分子吸附點(diǎn),這些親水吸附點(diǎn)是由表面活性劑所包含的較強(qiáng)的親水的極性基團(tuán)諸如—CONH—、—CH親水改性劑RZ中含有聚乙二醇,由環(huán)氧乙烷與含有活潑HCHA的相對分子質(zhì)量足夠高以防止生產(chǎn)過程中的揮發(fā)損失,同時又足夠低以使其能盡快轉(zhuǎn)移到聚烯烴纖維的表面,滿足作為內(nèi)部添加劑的特殊要求。其結(jié)構(gòu)由一個長長的疏水尾端和一個親水頭端組成。親水頭端基本上不與聚丙烯結(jié)構(gòu)相容,并且有轉(zhuǎn)移到表面的趨勢。長的疏水鏈會固定住聚合物結(jié)構(gòu)中的分子,從而防止親水基團(tuán)從表面丟失,可以為聚丙烯非織造布提供持久的親水性。另外,添加劑通過熔融擠壓過程中的剪切力在聚丙烯結(jié)構(gòu)中擴(kuò)散。冷卻時聚合物結(jié)晶,添加劑被擠壓成無定形,從而可以向表面分離,使PP熔噴非織造布具有優(yōu)異持久的親水性能及抗靜電性能5液體滲透率