2025年LDPE行業(yè)技術(shù)分析：靜電噴紡助力超細(xì)纖維制備與性能提升

年LDPE行業(yè)技術(shù)分析：靜電噴紡助力超細(xì)纖維制備與性能提升在材料科學(xué)與工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，非織造布因獨(dú)特的成型工藝與性能優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)。熔噴技術(shù)作為商業(yè)制備非織造布的常用手段，能生產(chǎn)出特定直徑范圍的細(xì)纖維非織造布。然而，為滿意更高性能需求，實(shí)現(xiàn)纖維細(xì)化存在諸多挑戰(zhàn)。在此背景下，2025年針對(duì)低密度聚乙烯(LDPE)的討論取得新進(jìn)展，通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)熔噴工藝，制備出LDPE超細(xì)纖維及其非織造布，為相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)展帶來(lái)新機(jī)遇。

一、LDPE超細(xì)纖維及非織造布制備試驗(yàn)基礎(chǔ)

(一)試驗(yàn)原料與設(shè)備

試驗(yàn)選用上海生產(chǎn)的LDPE作為原料，在特定溫度和載荷條件下，其熔體流淌速率為60g/(10min)。主要設(shè)備包括掃描電子顯微鏡用于觀測(cè)纖維形貌，口罩過(guò)濾性能測(cè)試儀測(cè)試過(guò)濾性能，微型掌握電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定力學(xué)性能，光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)試潤(rùn)濕性。

(二)樣品制備流程

采納自組裝單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行樣品制備。先將LDPE物料在80℃真空干燥箱干燥12h，再加入擠出機(jī)。設(shè)定螺桿溫度215℃，熔體流量10g/min，模頭溫度260℃，模頭孔徑0.25mm，熱氣流壓力0.5MPa、溫度270℃。物料經(jīng)擠出機(jī)混合、熔融、擠出至計(jì)量泵，再由計(jì)量泵擠出至模頭噴絲孔，在熱氣流和電場(chǎng)作用下牽伸成絲，最終在接收裝置上形成非織造布。

(三)性能測(cè)試與結(jié)構(gòu)表征方法

《2025-2030年全球及中國(guó)LDPE行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及進(jìn)展前景分析報(bào)告》指出，利用掃描電子顯微鏡觀測(cè)纖維形貌，通過(guò)ImageJ軟件測(cè)量50根纖維直徑獵取平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。在常溫、32L/min流量下，以0.3μm氯化鈉氣溶膠為介質(zhì)，測(cè)試1min，測(cè)量5次取平均值評(píng)估過(guò)濾性能。將樣品裁剪為特定尺寸，在特定測(cè)試間距和拉伸速度下，測(cè)量5次取平均值測(cè)定力學(xué)性能。在纖維膜表面滴加5μL去離子水，測(cè)量5個(gè)點(diǎn)位取平均值測(cè)試水接觸角。

二、電場(chǎng)對(duì)LDPE纖維及非織造布性能的影響

(一)電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)LDPE纖維直徑的影響

對(duì)不同電場(chǎng)強(qiáng)度下制備的LDPE微纖維非織造布進(jìn)行電鏡觀測(cè)發(fā)覺(jué)，隨著高壓靜電從0kV增加至40kV，纖維平均直徑由9.82μm降至8.07μm，且纖維分布更集中，纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)更勻稱。這是由于引入靜電場(chǎng)后，熱熔體表面極化帶電，在強(qiáng)電場(chǎng)和熱氣流協(xié)同下進(jìn)一步牽伸，電場(chǎng)強(qiáng)度增加使電荷排斥力增大，克服熔體表面張力和黏滯阻力，從而細(xì)化纖維。

(二)電場(chǎng)作用距離對(duì)LDPE纖維直徑的影響

設(shè)置高壓靜電40kV，轉(zhuǎn)變電場(chǎng)作用距離試驗(yàn)顯示，隨著距離增加，纖維平均直徑從8.83μm漸漸減至8.21μm，直徑分布更勻稱。距離較近時(shí)，熔體射流拉伸空間有限，細(xì)化程度低;距離延長(zhǎng)，熔體射流受多種因素影響，經(jīng)受更充分拉伸和細(xì)化。但電場(chǎng)作用距離對(duì)纖維直徑減小的促進(jìn)存在限度，增加到肯定程度后，拉伸效果趨于飽和。

(三)電場(chǎng)對(duì)LDPE非織造布過(guò)濾性能的影響

對(duì)比施加電場(chǎng)前后非織造布過(guò)濾性能可知，靜電熔噴非織造布過(guò)濾效率更優(yōu)。電壓從0kV增大到40kV，對(duì)0.3μm氣體顆粒物分子平均過(guò)濾效率從63.09%升至73.65%，過(guò)濾阻力從6.9Pa上升至19.1Pa。纖維直徑減小使單位面積纖維分布密集，優(yōu)化纖維層間結(jié)構(gòu)和孔徑分布，增加對(duì)氣溶膠的分散和攔截，同時(shí)靜電場(chǎng)給予非織造布電荷，增加靜電吸附，共同提升過(guò)濾效率。

(四)電場(chǎng)對(duì)LDPE非織造布力學(xué)性能的影響

不同電場(chǎng)強(qiáng)度下非織造布力學(xué)性能測(cè)試表明，靜電熔噴非織造布總體力學(xué)性能低于未施加電場(chǎng)的狀況。電場(chǎng)強(qiáng)度從0kV到40kV，非織造布最大拉伸強(qiáng)力從3.21N降至2.20N，拉伸強(qiáng)度從2.63MPa降至1.83MPa。這是由于電場(chǎng)使纖維直徑降低，纖維間黏結(jié)程度和黏結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度下降，導(dǎo)致非織造布承載外部載荷力量變差。

(五)電場(chǎng)對(duì)LDPE非織造布防水性能的影響

隨著靜電場(chǎng)強(qiáng)度增加，LDPE非織造布水接觸角從133.3°上升至142.7°，疏水性顯著增加。LDPE本身低表面能有肯定疏水性，引入電場(chǎng)后，纖維直徑細(xì)化且表面粗糙度增加，形成“荷葉效應(yīng)”，削減水滴接觸面積，同時(shí)更致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使水滴更難滲透，有效調(diào)控了非織造布的表面疏水性。

綜合試驗(yàn)，在電場(chǎng)強(qiáng)度30kV、電場(chǎng)作用距離20cm條件下，LDPE纖維綜合性能最佳，平均直徑8.15μm，非織造布過(guò)濾效率約70%，過(guò)濾阻力18Pa，兼具良好疏水效果和相對(duì)優(yōu)異力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)過(guò)濾性能與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的較好平衡。

三、LDPE靜電噴紡技術(shù)討論成果總結(jié)

通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)熔噴工藝制備LDPE超細(xì)纖維及其非織造布的討論表明，電場(chǎng)引入能有效降低LDPE纖維直徑，最小平均直徑達(dá)8.07μm，提升纖維網(wǎng)勻稱性，且增加電場(chǎng)強(qiáng)度比增加電場(chǎng)作用距離對(duì)纖維細(xì)化效果更顯著。電場(chǎng)強(qiáng)度提升增加了非織造布過(guò)濾效率和疏水效果，但降低了力學(xué)強(qiáng)度。此外，靜電噴紡技術(shù)為高黏度熔體的微納米纖維及其非織造布連續(xù)性制備供應(yīng)新途徑，突破傳統(tǒng)熔噴工藝對(duì)熔體流淌性的限制，在濾材、包裝等市場(chǎng)具有寬闊應(yīng)用前景，有望推動(dòng)LDPE相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)與進(jìn)展。

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