锦纶超细纤维/聚氨酯复合微滤膜的制备及性能研究

摘要

非织造复合材料因过滤效益良好、产量高、成本低等诸多优势在过滤材料领域得到了广泛的应用，随着社会对于膜材料需求量的增大和需求范围的扩大，单一品种的膜并不能完全满足人们的实际应用要求，改变材料的结构，使其获得优良性能成了研究的热点。超细纤维复合材料作为一种高性能材料已普遍应用于人们的日常生活，如超细纤维绒面产品及超细纤维合成革等。近年来，聚酰胺超细纤维以其优良的耐热性、耐气候性和优异的力学性能，在过滤材料领域得到了广泛的关注。
　　本课题首先就PA6超细纤维的开纤工艺进行研究，通过浸渍及甲苯萃取法处理PA6/PE超细纤维，通过对不同工艺条件下各样品的失重率、SEM观察和DSC分析，研究PA6/PE超细纤维开纤状况，研究表明：二甲苯是PA6/PE海岛型复合超细纤维的有效开纤剂，选择合适的工艺条件，可以顺利制得PA6超细纤维；同时，PA6/PE海岛型复合超细纤维的开纤程度主要受溶解温度以及时间的影响。温度较低时，PE分子链运动受限，不容易迁移到二甲苯中，萃取效果不明显。在一定范围内，开纤率随着温度的升高及时间的延长而增大，最后达到平衡。最终得到的最佳开纤工艺条件为：温度80℃，时间70min。实际生产中可以通过分析处理条件和失重率关系，结合DSC分析、扫描电镜观察来控制开纤程度。
　　在对PA6超细纤维开纤工艺研究的基础上，研究开纤工艺对PA6/PE超细纤维基材表面形态、透湿性、浸润性、吸水性及力学性能的影响。研究表明：在一定范围内，PU/PA6超细纤维的透湿量随着失重率的增大而增大，当失重率达到20％之后，部分纤维开纤成超细纤维，纤维间的缝隙逐渐变得多而密，使水汽经过的路程变长，总的透湿量逐渐减小；复合纤维接触角随着失重率的增大而增大，即浸润性随着失重率的增大逐渐减小；在一定范围内，随着失重率的增大，吸水性增大，但当失重率增加到20%以后，其吸水率基本保持不变；随着聚乙烯溶解，失重率增大，超细纤维基材的横向和纵向强力都呈下降的趋势，最后趋于平缓。
　　将制得的PA6超细纤维与聚氨酯乳液通过涂层法复合，使聚氨酯乳液浸入纤维基材内部与纤维相互嵌入，形成锚接，从而制得以PA6超细纤维非织造布为基材的亲水性良好力学性能优异的PU/PA6复层型过滤材料。通过比较分析干法和湿法所成复合膜的形态结构、浸润性、导水性、水通量和力学性能等，结果表明：湿法涂层成膜是比较理想的构建性能优异的精细过滤材料的制备方法。
　　本实验在系统地研究PA6超细纤维开纤工艺及聚氨酯多孔膜与PA6超细纤维非织造布复合方法的基础上，通过测试其各项性能、阐明其结构与性能的关系，获得一套PA6超细纤维非织造布为基材的 PU/PA6复层型过滤材料的制备方法，为制备性能优异的精细过滤材料提供理论基础和关键技术支持，同时也对研制开发新型精细过滤复合材料开拓新思路、提供新方法。

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2超细纤维简介及发展现状

1.3 聚氨酯膜简介及研究现状

1.4非织造过滤材料简介、复合微滤膜的研究现状

1.5纤维基材与树脂的界面处理方式

1.6课题研究的主要内容

第二章PA6/PE海岛型复合超细纤维的开纤工艺研究

2.1概述

2.2实验部分

2.3.分析与表征

2.4结果与讨论

2.5本章小结

第三章 锦纶超细纤维/聚氨酯复合微滤膜的制备及性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3涂层法制备PU/PA6复层型微滤膜

3.4 测试与表征

3.5结果与讨论

3.6本章小结

第四章 结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢