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熔喷PBT非织造布及其复合滤材的制备及表征

作　者: 王琳
导　师: 王依民
学　校: 东华大学
专　业: 材料学
关键词: 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 熔喷非织造布过滤复合滤材
分类号: TS174
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-8
Abstract  8-12
第一章前言  12-26
  1.1 引言  12-13
  1.2 燃油过滤系统简介  13-22
    1.2.1 燃油系统主要污染物来源及危害  13-14
    1.2.2 燃油过滤机理  14-18
    1.2.3 燃油过滤材料  18-22
  1.3 熔喷非织造布发展状况  22-24
    1.3.1 熔喷工艺简介  22
    1.3.2 熔喷技术的发展状况  22-24
    1.3.3 熔喷非织造布的应用  24
  1.4 本课题的研究内容及意义  24-26
第二章 PBT切片性能测试分析  26-38
  2.1 实验部分  26-27
    2.1.1 原料  26
    2.1.2 仪器设备  26
    2.1.3 样品测试  26-27
  2.2 结果与讨论  27-37
    2.2.1 PBT切片热性能分析  27-28
    2.2.2 PBT切片结晶性能分析  28-31
    2.2.3 PBT切片的熔融指数  31-32
    2.2.4 PBT切片流变性能分析  32-37
  2.3 本章小结  37-38
第三章熔喷PBT非织造布的制备及工艺参数的研究  38-65
  3.1 实验部分  38-44
    3.1.1 原料  38
    3.1.2 仪器设备  38
    3.1.3 工艺参数设定及样品制备  38-41
    3.1.4 样品测试  41-44
  3.2 结果与讨论  44-63
    3.2.1 空气压力对PBT非织造布结构与性能的影响  44-51
    3.2.2 接收距离对PBT非织造布结构与性能的影响  51-58
    3.2.3 泵供量对PBT非织造布结构与性能的影响  58-62
    3.2.4 层数对PBT非织造布结构与性能的影响  62-63
  3.3 本章小结  63-65
第四章熔喷PBT非织造布复合滤材的制备及性能初探  65-75
  4.1 实验部分  65-67
    4.1.1 原料  65
    4.1.2 仪器设备  65
    4.1.3 样品制备  65-66
    4.1.4 样品测试  66-67
  4.2 结果与讨论  67-74
    4.2.1 压力对复合滤材性能的影响  67-69
    4.2.2 粘合剂含量对复合滤材性能的影响  69-71
    4.2.3 滤纸、PBT非织造布基本性能分析  71-72
    4.2.4 复合滤材性能分析  72-74
  4.3 本章小结  74-75
第五章全文总结  75-77
参考文献  77-82
攻读学位期间发表的学术论文目录  82-83
致谢  83

熔喷PBT非织造布及其复合滤材的制备及表征

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