改性PBT熔喷无纺布的制备及其表征

【摘要】聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种结晶型热塑性聚酯,它具有结晶速度快、机械强度高、尺寸稳定、电绝缘性能良好等特点,此外还具有突出的耐热、耐酸、耐油污和耐化学腐蚀性能。熔喷法制备的PBT无纺布纤维细且柔软,是一种理想的燃油过滤材料。本论文旨在将适量的流动改性剂(FM)加入PBT切片中进行共混改性,大幅提升熔喷加工中熔体流动性；并制备出一种孔径较小、过滤精度较高的改性PBT熔喷无纺布滤芯,以期在汽车燃油过滤方面有着良好的应用前景。本论文采用双螺杆共混造粒制备了PBT/FM改性切片,并对改性前后PBT切片的热性能、结晶性能、流变性能进行了一系列的表征和分析。之后通过正交试验研究了熔喷过程中流动改性剂含量、空气压力、接收距离、泵供量和克重等因素对改性PBT熔喷无纺布结构性能的影响。对改性前后PBT的热性能研究表明：其熔点未发生变化,均为225℃；热分解温度差异也不大,初始降解温度保持在390。C左右。非等温结晶动力学研究表明：由于添加了流动改性剂,PBT/FM共混体系结晶温度上升,结晶峰峰形尖而窄。降温速率越大,结晶温度越低,结晶时间越短。共混体系中,少量的流动改性剂可作为结晶成核剂促进结晶。而流变性能测试表明：改性PBT熔体为非牛顿流体,表观粘度随剪切速率增大而降低。体系中流动改性剂含量越多,共混体系表观粘度下降越明显。纯PBT粘流活化能随剪切速率增大明显下降。而共混后,粘流活化能在剪切速率1000-5000s-1的范围内基本保持不变,在剪切速率2000s-1以下时相比于纯PBT有明显降低。由此表明,此流动改性剂对PBT的流动性的提高效果明显。熔喷样品的纤维直径统计表明,添加流动改性剂后,纤维平均直径下降,而直径分布变宽,且当流动改性剂含量为4%时对制备较细纤维有极大促进作用。工艺参数中,空气压力越大,纤维直径越细,但纤维直径分布略有增加。接收距离对纤维直径影响较小。计量泵转速越高,纤维直径越大,但纤维直径分布变窄。由孔径测试可知,添加流动改性剂后,能有效的减小无纺布纤网的孔径,并且孔径分布较均匀。此外,改性PBT无纺布与水的接触角大都在115-135°之间,说明流动改性剂对PBT无纺布的亲水性影响不大。由断裂强度测试可知,流动改性剂的加入并不会降低PBT无纺布的力学性能。工艺参数中,空气压力和克重增大会导致无纺布的断裂强度随之增加。而随着接收距离的增加,无纺布的断裂强度有所下降。综上所述,经流动改性剂改性后PBT切片耐热性无明显下降,而熔体流动性大幅度提升。改性后熔喷样品的纤维直径和孔径均较小,孔径分布也较均匀,并且不降低无纺布的断裂强度。综合考虑PBT无纺织物的性能和生产成本,流动改性剂添加量为4%为宜。
【作者】杨铖；
【导师】王燕萍；
【作者基本信息】东华大学，材料工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)；流动改性剂；共混；熔喷；直径；

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