苯乙烯—乙烯/丁烯—苯乙烯共聚物可熔噴性的研究

吳傳芬，常 麗，李金強(qiáng)，陳韶娟，馬建偉

(1.青島大學(xué)， 山東 青島 266071； 2.山東服裝職業(yè)學(xué)院，山東 泰安 271000)

熔噴非織造布是一種依靠高速、高溫氣流噴吹聚合物熔體，使其得到迅速拉伸而制備的非織造布[1]，其纖維直徑只有2～10 μm[2]，且呈交錯(cuò)狀態(tài)分布，縱橫向強(qiáng)力較均，纖維間孔徑較小，產(chǎn)品的比表面積高[3]，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、保暖、過(guò)濾、吸油等領(lǐng)域[4-5]。但由于熔噴條件比較苛刻，如熔噴孔徑小、對(duì)材料的流變性能要求高，氣流牽伸距離有限等，很多材料盡管可以用于熔融紡絲，卻難以用于熔噴紡，目前熔噴紡最常用的原料為聚丙烯(PP)。

聚丙烯具有良好可熔噴性，所得到的熔噴纖維的細(xì)度可達(dá)微納米級(jí)，且原料成本較低，因而成為熔噴最常用的材料[6]，廣泛應(yīng)用于口罩等醫(yī)用衛(wèi)生過(guò)濾材料。然而聚丙烯熔噴布的抗沖擊性差、韌性差、彈性差[7]，限制了熔噴非織造布的進(jìn)一步應(yīng)用，難以滿(mǎn)足可清洗過(guò)濾材料對(duì)熔噴布的拉伸彈性回復(fù)率高、伸長(zhǎng)率大的要求。

苯乙烯—乙烯/丁烯—苯乙烯共聚物(SEBS)是一種近年來(lái)引起廣泛關(guān)注的熱塑性彈性材料[8]。它是由高度有序的聚苯乙烯(PS)硬鏈段嵌段與無(wú)序的乙烯—丁烯(EB)柔鏈段嵌段聚合而成的，因而具有橡膠般的彈性。常溫下PS嵌段硬而強(qiáng)，與中間的EB嵌段不相容呈相分離狀態(tài)[9]。這種以彈性鏈段為連續(xù)相，PS嵌段為分散相的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)賦予了SEBS與傳統(tǒng)硫化橡膠相似的彈性體性能[10]。SEBS彈性?xún)?yōu)良，且耐候性、耐低溫性和環(huán)保性能也很優(yōu)異[11]。

SEBS除了作為增容劑改善共混體系相容性和共混改性[12]等基礎(chǔ)研究外，許多研究者也進(jìn)行了其他相關(guān)的功能研究。Zeng等[13]用濕法紡絲的方法，通過(guò)添加一定比例的碳納米管制備了高導(dǎo)電率、高強(qiáng)度、高斷裂伸長(zhǎng)率的SEBS/CNTS復(fù)合纖維。Rafael等[14]用靜電紡絲的方法，通過(guò)添加一定質(zhì)量的普朗尼克(Pluronic F127)制備出了超親水SEBS柔性非織造布?jí)|。用熔噴的方法生產(chǎn)的SEBS彈性非織造布具有多孔結(jié)構(gòu)和比表面積較大的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有良好的可伸展性和易曲性[15]，可進(jìn)一步擴(kuò)大熔噴非織造布的應(yīng)用領(lǐng)域，但有關(guān)SEBS熔噴非織造布的研究鮮有報(bào)道。

材料的可熔噴性既包含材料本身的流變性能和熱穩(wěn)定性能，也包含材料在熔噴過(guò)程中，隨工藝參數(shù)的調(diào)整其結(jié)構(gòu)和性能的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性。本文選取4種不同型號(hào)的SEBS，探索其各自可熔噴性，并對(duì)熔噴紡絲過(guò)程中鼓風(fēng)頻率對(duì)熔噴非織造布的纖維結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和彈性回復(fù)性能的影響進(jìn)行了分析。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原料與儀器

原料：4種不同型號(hào)的SEBS基本參數(shù)如表1所示。

表1 不同型號(hào)SEBS的基本參數(shù)Tab.1 Parameters of different SEBS models

儀器：SH-RBJ型無(wú)紡布熔噴設(shè)備(上海圣泓自動(dòng)化設(shè)備有限公司)，1260 Infinity II HT型高溫凝膠滲透色譜儀(英國(guó)安捷倫科技公司)，Nicolet iS10型紅外光譜儀(美國(guó)Thermo Scientific公司)，209F3型熱重分析儀(德國(guó)NETZSCH儀器公司)，6MPCA型熔融指數(shù)儀(英國(guó)RAY-RAN儀器設(shè)備有限公司)，MCR302型旋轉(zhuǎn)流變儀(奧地利安東帕有限公司)，CR-6000-25型毛細(xì)管流變儀(高鐵檢測(cè)儀器有限公司)，VEGA3型掃描電子顯微鏡(泰思肯(中國(guó))有限公司)，5965型電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)(美國(guó)INSTRON有限公司)，F(xiàn)X 3300IV型透氣性測(cè)試儀(瑞士TEXTEST有限公司)。

1.2 測(cè)試表征

凝膠滲透色譜分析(GPC)測(cè)試：采用凝膠色譜分析儀對(duì)試樣數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量(Mn)、重均相對(duì)分子質(zhì)量(Mw) 以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中相對(duì)分子質(zhì)量分布(PDI)進(jìn)行測(cè)定，以四氫呋喃(THF)為流動(dòng)相，流速為1.0 mL/min，測(cè)試溫度為40 ℃。

紅外光譜分析：采用紅外光譜儀進(jìn)行衰減全反射紅外光譜測(cè)試。記錄4000～400 cm-1范圍內(nèi)的紅外吸收?qǐng)D譜。

熱分析：采用熱重分析儀測(cè)試原料的熱穩(wěn)定性。用N2作為保護(hù)氣，溫度從35 ℃升溫至800 ℃，升溫速率為20 ℃/min。

熔融指數(shù)：參照GB/T 3682.1—2018《塑料 熱塑性塑料熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(MFR)和熔體體積流動(dòng)速率(MVR)的測(cè)定 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)方法》進(jìn)行熔融指數(shù)測(cè)試，使用標(biāo)準(zhǔn)口模塞，測(cè)試溫度210 ℃，負(fù)荷2.16 kg。

流變特性：用旋轉(zhuǎn)流變儀測(cè)試SEBS的動(dòng)態(tài)流變性能，采用時(shí)間溫度疊加的方法，測(cè)試溫度170～250 ℃，增量為20 ℃，掃描頻率0.628～628 rad/s，應(yīng)變幅值為5%。

用毛細(xì)管流變儀對(duì)SEBS的靜態(tài)流變性能進(jìn)行測(cè)試表征。毛細(xì)管直徑為1 mm，毛細(xì)管長(zhǎng)度20 mm，預(yù)壓壓力為0.5 MPa，預(yù)熱2 min，剪切速率范圍為115.2～3 456.0 s-1，測(cè)試溫度分別為210和230 ℃。

形態(tài)學(xué)觀察：用掃描電子顯微鏡觀察SEBS熔噴纖維直徑變化。每個(gè)樣品保存10張圖片，用Image J對(duì)電鏡圖片進(jìn)行分析，隨機(jī)選取圖片中100根單纖維進(jìn)行測(cè)量，得到不同條件下單纖維的直徑分布。

拉伸強(qiáng)度測(cè)試：樣品拉伸強(qiáng)度參照GB/T 24218.3—2010《紡織品 非織造布試驗(yàn)方法 第3部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定(條樣法)》進(jìn)行測(cè)試。每組樣品分別沿橫向和縱向各取3塊尺寸為100 mm×25 mm的條形試樣，夾持長(zhǎng)度為50 mm，拉伸速度100 mm/min。

彈性回復(fù)測(cè)試：參照FZ/T 70006—2004《針織物拉伸彈性回復(fù)率試驗(yàn)方法》，采用定長(zhǎng)一次拉伸法繪制試樣的彈性回復(fù)率。每組樣品分別沿橫向和縱向各取3塊尺寸為100 mm×25 mm的條形試樣，夾持長(zhǎng)度為50 mm。

透氣性測(cè)試：用透氣性測(cè)試儀測(cè)試樣品的透氣性能。測(cè)試壓力設(shè)定為200 Pa，測(cè)試面積為20 cm2。

1.3 熔噴非織造布的制備

為保障試驗(yàn)的順利進(jìn)行，在試驗(yàn)前將原料切片在60 ℃溫度下真空干燥12 h，以免切片中微量水分影響熔噴的穩(wěn)定性及產(chǎn)品質(zhì)量。將SEBS切片加入熔噴設(shè)備中，在螺桿擠出機(jī)中加熱、熔融、均化后，經(jīng)高速熱風(fēng)氣流牽引，形成極細(xì)的纖維，纖維在輥筒上冷凝，自黏而成非織造布。

2 SEBS原料性能分析

2.1 SEBS的相對(duì)分子質(zhì)量及分布

圖1為不同型號(hào)SEBS的重均分子量分布曲線(xiàn)圖，數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量(Mn)，重均相對(duì)分子質(zhì)量(Mw)以及多分散系數(shù)(PDI)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。由圖1可以看出，不同的樣品分布有很大差異，4#樣品為單峰，1#、2#、3#樣品為雙峰。

原料的分子量分布對(duì)熔噴工藝和產(chǎn)品性能有很大影響，分子量分布寬，會(huì)造成熔體剪切速率下降， 增加熔體彈性，影響熱空氣對(duì)熔體細(xì)絲的牽伸[16]。從表2可以看出，4種原料的分子量分布都較窄，分布指數(shù)均小于1.20。4#樣品的Mn和Mw最小，雖然1#、2#樣品的Mn大，但103以下的低分子量部分多，可改善其加工流動(dòng)性。

圖1 不同型號(hào)SEBS的重均分子量分布曲線(xiàn)Fig.1 Molecular weight distribution curves of different types of SEBS

表2 不同型號(hào)SEBS的GPC測(cè)試數(shù)據(jù)Tab.2 GPC test data of different types of SEBS

2.2 SEBS的結(jié)構(gòu)分析

圖2 不同型號(hào)SEBS的紅外譜圖Fig.2 Infrared spectrograms of different types of SEBS

2.3 SEBS的熱性能分析

通過(guò)研究原料的熱分解過(guò)程，可以有效地掌握其加工溫度上限。不同型號(hào)SEBS的熱重?cái)?shù)據(jù)及熱失重曲線(xiàn)分別見(jiàn)表3、圖3。表3中T1%表示在熱分解過(guò)程中的初始溫度、Tmax為質(zhì)量損失最大時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度、Tend為終止溫度。由圖表可知，這幾種原料的熱分解主要發(fā)生在250 ～540 ℃之間，不同類(lèi)型的SEBS熱分解溫度和質(zhì)量損失現(xiàn)象不同。結(jié)果表明，1#、2#切片初始分解溫度在250 ℃附近，具有2個(gè)階段的熱失重曲線(xiàn)，第1階段應(yīng)為原材料生產(chǎn)過(guò)程為降低產(chǎn)品硬度而添加的小分子填充油揮發(fā)導(dǎo)致，第2階段對(duì)應(yīng)的為SEBS基體的熱降解。由于初始分解溫度低，限制了這2類(lèi)切片熔融加工溫度不能高于200 ℃，其加工窗口較窄。3#和4#因沒(méi)有小分子油品的填充，切片熱失重曲線(xiàn)只有1個(gè)階段，并且初始分解溫度在280 ℃以上，說(shuō)明3#、4#具有良好的熱穩(wěn)定性，更適宜熔融加工。

表3 不同型號(hào)SEBS的熱重?cái)?shù)據(jù)Tab.3 Thermogravimetric data of different types of SEBS ℃

圖3 不同型號(hào)SEBS的熱失重曲線(xiàn)Fig.3 Thermogravimetric curves of different SEBS

2.4 SEBS的流變性能

熔體流動(dòng)性對(duì)于熔噴紡絲至關(guān)重要[17]，流動(dòng)性差的熔體不利于擠出輸送和紡絲成纖。所以在試驗(yàn)前對(duì)樣品流變性能的測(cè)試分析至關(guān)重要。

用熔融指數(shù)儀測(cè)試SEPS的熔融指數(shù)。測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，1#切片高溫下熔體流動(dòng)性好，熔融指數(shù)為520 g/(10 min)，但由于填充油比例較高，測(cè)試過(guò)程煙氣較大；2#、3#、4#切片測(cè)試溫度為210 ℃，2#切片和4#切片在210 ℃下熔融指數(shù)接近，分別為104和114 g/(10 min)，流動(dòng)性較好；3#切片熔體黏度大，升高溫度至250 ℃下仍難以流動(dòng)，不適宜于紡絲。

用旋轉(zhuǎn)流變儀測(cè)試SEBS的動(dòng)態(tài)流變性能。根據(jù)熱分解曲線(xiàn)，設(shè)置樣品在溫度170～230 ℃下進(jìn)行動(dòng)態(tài)頻率掃描，結(jié)果如圖4所示。由圖可以看出，不同樣品在不同溫度下都表現(xiàn)出剪切變稀的現(xiàn)象。隨著溫度的升高，2#、3#、4#樣品的復(fù)數(shù)黏度減小，這是因?yàn)闇囟壬?，分子不?guī)則熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間距離增大，使鏈段更容易活動(dòng)，從而復(fù)數(shù)黏度降低。1#樣品在低于200 ℃時(shí)，復(fù)數(shù)黏度減小，超過(guò)200 ℃，由于小分子油品的部分分解，復(fù)數(shù)黏度增大。4#樣品的黏度變化受溫度影響最大，測(cè)試溫度在230 ℃時(shí)，4#樣品表現(xiàn)為明顯的牛頓流體行為。

圖4 不同溫度下的SEBS復(fù)數(shù)黏度-角頻率曲線(xiàn)Fig.4 SEBS complex viscosity-angular frequency curve at different temperatures

毛細(xì)管流變儀可以測(cè)定熱塑性聚合物熔體在較大剪切速率范圍內(nèi)的剪切應(yīng)力和黏度，可用于模擬材料在成型過(guò)程中的黏度變化，進(jìn)一步確定高分子材料的成型加工工藝[18]。用毛細(xì)管流變儀對(duì)SEBS的靜態(tài)流變性能進(jìn)行表征，設(shè)定溫度為210、230 ℃，這也是熔噴模頭等重要部件的設(shè)定溫度，溫度過(guò)低不利于紡絲，溫度過(guò)高會(huì)氧化分解。由于3#樣品不適宜紡絲，僅選取1#、2#及4#切片進(jìn)行測(cè)試，不同溫度下SEBS表觀黏度-剪切率曲線(xiàn)見(jiàn)圖5。結(jié)果表明，1#、2#及4# 3種樣品的表觀黏度都隨著剪切速率的增加而減小，表現(xiàn)出典型的非牛頓流體特性，同時(shí)隨著溫度的升高，表觀黏度也都得到有效降低。其中2#及4#的黏度對(duì)剪切速率及溫度的變化更為敏感，即在實(shí)際應(yīng)用中可通過(guò)提高工藝溫度或剪切速率來(lái)改善其加工性。

圖5 不同溫度下SEBS表現(xiàn)黏度-剪切率曲線(xiàn)Fig.5 SEBS performance viscosity-shear rate curve at different temperatures

3 熔噴試紡與熔噴工藝研究

3.1 不同SEBS可紡性分析

對(duì)1#、2#、4# 3種試樣進(jìn)行熔噴試驗(yàn)，結(jié)合各自的適宜溫度和前期試驗(yàn)，設(shè)定各區(qū)的溫度見(jiàn)表4。

表4 不同原料的設(shè)置溫度

紡絲試驗(yàn)表明，4#切片在熔噴紡絲時(shí)，纖維牽伸正常，斷絲較少，在凝網(wǎng)簾形成連續(xù)非織造布布面。而1#和2#切片在紡絲時(shí)，牽伸過(guò)程中發(fā)生斷裂，形成不連續(xù)的小硬頭，凝網(wǎng)簾收集到的非織造布強(qiáng)力很低，調(diào)節(jié)擠出量與鼓風(fēng)頻率都無(wú)法改善這種情況，升高工藝溫度，換網(wǎng)器處出現(xiàn)煙氣。這可能因?yàn)?#及2#切片中添加的小分子填充油降低了熔體的強(qiáng)度，無(wú)法承受熔噴過(guò)程的高速牽伸導(dǎo)致。

3.2 正交試驗(yàn)

鑒于只有4#切片原料具有一定的可紡性，為進(jìn)一步探討其可熔噴性和最佳工藝，以擠出頻率、接收距離、鼓風(fēng)頻率為試驗(yàn)因素，進(jìn)行3因素3水平的正交試驗(yàn)，因素水平表見(jiàn)表5。

表5 正交試驗(yàn)因素水平表Tab.5 Orthogonal test factor level table

以纖維直徑、強(qiáng)力、彈性回復(fù)率以及透氣性作為考核衡量的關(guān)鍵指標(biāo)，正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)各影響因素進(jìn)行極差分析，結(jié)果見(jiàn)表7。

由表7可以看出，對(duì)直徑影響的各因素排序?yàn)閿D出頻率>鼓風(fēng)頻率>接收距離；對(duì)強(qiáng)力影響的各因素排序?yàn)閿D出頻率>接收距離>鼓風(fēng)頻率；對(duì)彈性恢復(fù)影響的各因素排序?yàn)閿D出頻率>鼓風(fēng)頻率>接收距離，對(duì)透氣性影響的各因素排序?yàn)楣娘L(fēng)頻率>擠出頻率>接收距離?？梢?jiàn)，擠出頻率對(duì)各因素的影響最大，但是擠出頻率直接影響到產(chǎn)量，在實(shí)際生產(chǎn)中通常不是一個(gè)可以隨便調(diào)整的工藝參數(shù)，而鼓風(fēng)頻率、接收距離則通常需要根據(jù)產(chǎn)品的要求，需要經(jīng)常調(diào)節(jié)。限于篇幅原因，本文重點(diǎn)研究鼓風(fēng)頻率的影響。

3.3 鼓風(fēng)頻率對(duì)SEBS熔噴非織造布的影響

所述的鼓風(fēng)頻率其實(shí)與熱風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速直接相關(guān)，也即單位時(shí)間的風(fēng)量，是熔噴纖維產(chǎn)生牽伸的重要因素，它直接影響到熔噴纖維直徑和形態(tài)、力學(xué)性能和彈性回復(fù)等。系統(tǒng)研究和合理設(shè)置鼓風(fēng)頻率對(duì)于開(kāi)發(fā)性能優(yōu)異SEBS彈性熔噴非織造布是不可或缺的。

表6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析Tab.6 Analysis of experimental data

表7 正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)極差分析Tab.7 Range analysis of orthogonal experimental data

續(xù)表7

3.3.1 鼓風(fēng)頻率對(duì)纖維直徑的影響

不同鼓風(fēng)頻率下，SEBS熔噴非織造布的SEM照片見(jiàn)圖6,纖維直徑分布直方圖見(jiàn)圖7。如圖7所示，在3種不同的鼓風(fēng)頻率下，纖維直徑都呈現(xiàn)正態(tài)分布的趨勢(shì)，纖維的直徑主要分布在4～10 μm。SEBS非織造布的纖維平均直徑隨著鼓風(fēng)頻率的增加而減小，變異系數(shù)隨著鼓風(fēng)頻率的增加有增大的趨勢(shì)，在20和25 Hz的鼓風(fēng)頻率下，變異系數(shù)差距不大，超過(guò)25 Hz時(shí)變異系數(shù)明顯增大。這是因?yàn)殡S著鼓風(fēng)頻率的增加，熱空氣氣流對(duì)聚合物熔體的牽伸力增大，因此獲得的纖維直徑變小，但鼓風(fēng)頻率越大，氣流速度就越大，在噴絲孔附近形成的氣場(chǎng)氣流狀態(tài)也就越復(fù)雜，非織造布纖維規(guī)整程度下降，無(wú)序程度增加，纖維直徑離散程度增加。當(dāng)鼓風(fēng)頻率為30 Hz時(shí)，雖然平均直徑僅為5.97 μm，但由于熱空氣速度很大，對(duì)纖維的牽伸作用很強(qiáng)，因此很容易出現(xiàn)斷絲，非織造布的質(zhì)量欠佳。相反，在鼓風(fēng)頻率為20 Hz時(shí)，雖然沒(méi)有斷絲現(xiàn)象，但平均直徑為8.27 μm。當(dāng)鼓風(fēng)頻率為25 Hz時(shí)，纖維的直徑小，而且沒(méi)有明顯的斷絲現(xiàn)象，有利于形成良好的表面形貌及性能。

圖6 SEBS熔噴非織造布不同鼓出頻率下的SEM照片F(xiàn)ig.6 SEM images of SEBS melt-blown nonwovens at different bulging frequencies

圖7 SEBS熔噴非織造布不同鼓出頻率下的直徑分布直方圖Fig.7 Diameter distribution histogram of SEBS melt-blown nonwovens at different bulging frequencies

3.3.2 鼓風(fēng)頻率對(duì)熔噴非織造布力學(xué)性能的影響

不同鼓風(fēng)頻率下，SEBS熔噴非織造布應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)如圖8所示，可見(jiàn)，隨著鼓風(fēng)頻率的增加，縱向拉伸應(yīng)力和拉伸應(yīng)變先減小后增加，橫向拉伸應(yīng)力和拉伸應(yīng)變先增加后減小。這主要是由于纖維取向分布引起的，在鼓風(fēng)頻率為20 Hz時(shí)，氣流速度小，纖維隨著氣流沿接收裝置表面運(yùn)動(dòng)的幾率小，纖維排列規(guī)整，沿著縱向排列的纖維大于橫向排列的纖維，縱向的斷裂應(yīng)力和應(yīng)變較大，而橫向的較小。隨著鼓風(fēng)頻率的增加，氣流速度增加，纖維縱橫向排列更加紊亂，縱橫向纖維分布更加均勻，鼓風(fēng)頻率為25 Hz時(shí)，縱橫向應(yīng)力接近。當(dāng)鼓風(fēng)頻率為30 Hz時(shí)，熔體在大牽伸力的作用下被迅速牽伸，大分子會(huì)產(chǎn)生較高的取向，并且隨著牽伸程度的增大，大分子排列會(huì)更加規(guī)整，橫向應(yīng)力也相應(yīng)增加。

圖8 鼓風(fēng)頻率對(duì)SEBS熔噴非織造布力學(xué)性能的影響Fig.8 Effect of blast frequency on mechanical properties of SEBS melt-blown nonwovens. (a) Breaking stress; (b) Elongation at break breaking stress

3.3.3 鼓風(fēng)頻率對(duì)熔噴非織造布的回彈性能影響

不同鼓風(fēng)頻率下，SEBS熔噴非織造布彈性回復(fù)曲線(xiàn)見(jiàn)圖9。圖9示出，不同鼓風(fēng)頻率下，非織造布的彈性回復(fù)率都大于92%。在鼓風(fēng)頻率為20 Hz時(shí)，彈性回復(fù)最好，彈性回復(fù)率達(dá)到94%，隨著鼓風(fēng)頻率的增加，彈性回復(fù)率減小，鼓風(fēng)頻率為25 Hz時(shí)，彈性回復(fù)率為93.5%，鼓風(fēng)頻率為30 Hz時(shí)，彈性回復(fù)率為92.5%。這主要是由于小的鼓風(fēng)頻率未使纖維完全牽伸開(kāi)，并且纖維間熱粘合充分，回彈性能好，隨著鼓風(fēng)頻率增加，非織造布纖維得到充分牽伸，布面蓬松，纖維孔隙多，拉伸回復(fù)性變差。

圖9 鼓風(fēng)頻率對(duì)SEBS熔噴非織造布彈性回復(fù)的影響Fig.9 Effect of blast frequency on elastic recovery of SEBS melt-blown nonwovens

3.4 擠出頻率對(duì)熔噴非織造布的影響

擠出頻率越高，即螺桿的轉(zhuǎn)速越高，單位時(shí)間的的排料量越大，會(huì)使纖維的直徑越粗，相應(yīng)的斷裂強(qiáng)力也越大。但纖維太粗，纖維的比表面積變小，孔隙大而孔隙率小，手感差，所以在保證質(zhì)量的情況下，宜選擇小擠出頻率。

3.5 接收距離對(duì)熔噴非織造布的影響

接收距離直接影響到氣流對(duì)纖維拉伸和纖維之間的黏合。接收距離過(guò)小，纖維在到達(dá)凝網(wǎng)簾時(shí)溫度較高，產(chǎn)生的結(jié)合點(diǎn)多，非織造布強(qiáng)力高，拉伸性好，但密度大，手感差。接收距離過(guò)大會(huì)使纖維在空氣中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，纖維容易冷卻，造成纖維與纖維間的連接不緊密，強(qiáng)力小。多次試驗(yàn)表明，在接收距離為40 cm時(shí)，各項(xiàng)性能最優(yōu)。

4 結(jié) 論

為了研究苯乙烯—乙烯/丁烯—苯乙烯共聚物(SEBS)的可熔噴性，首先對(duì)不同原材料切片進(jìn)行流變性能和熱穩(wěn)定性能等方面的測(cè)試，然后將符合要求的品種進(jìn)行熔噴試紡，考察材料的流變、輸送、熱分解和成纖特性。通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化，全面了解樣品在不同熔噴條件下的表現(xiàn)，以及各工藝參數(shù)對(duì)成纖結(jié)構(gòu)和性能的影響，然后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了全面的測(cè)試分析。

研究表明，不同型號(hào)的SEBS原料的可熔噴性具有顯著差異。型號(hào)3025和3040切片因熱穩(wěn)定性差，難以滿(mǎn)足熔噴要求；1651切片的高溫流動(dòng)性差，無(wú)法熔噴；型號(hào)1648切片具有適宜的熱穩(wěn)定性及流動(dòng)性，符合可熔噴性要求，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝參數(shù)，可獲得良好的彈性熔噴非織造布。最優(yōu)工藝為：擠出頻率2 Hz，接受距離40 cm，鼓風(fēng)頻率25 Hz，所得到產(chǎn)品拉伸應(yīng)變超過(guò)700%，彈性回復(fù)率超過(guò)92%，彈性性能優(yōu)異，熔噴非織造布的應(yīng)用領(lǐng)域有望得到進(jìn)一步拓展。