熔喷聚氨酯非织造材料的成网机理与性能研究

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对于传统非织造材料,弹性差,经拉伸后回复率低是长期以来难以克服的一个缺点。本课题的研究就是针对这一问题而开展的。 一个比较好的解决办法是使用弹性纤维来生产弹性非织造材料。美国、日本等发达国家在这方面做了较多的研究,积累了一些经验,但在我国此类研究尚处于起步阶段,特别是有关熔喷聚氨酯弹性非织造材料的研究和生产还鲜有报道。本课题的开展将有助于我国弹性非织造材料的发展。 研究中使用两种聚氨酯切片G83和B87为原料,首先应用哈克流变仪、差动热分析仪、X衍射仪分析了切片的有关物理指标。熔喷聚氨酯熔体为假塑性切力变稀流体,在同等温度下B87比G83的熔体表观粘度大。两种切片在高温时的非牛顿指数n都较大,接近牛顿流体。且非牛顿指数n随温度升高而增大,说明升高温度能够提高聚氨酯的流动性能,使熔体弹性减小,将有利于熔喷的生产。熔喷聚氨酯熔体表观粘流活化能E_η较大,温度敏感性高,且随剪切速率的增大而减小。经过熔喷工艺的加工,采用X射线衍射法测定两种聚氨酯材料的结晶度,均高于流变实验中的原丝结晶度,结晶度的提高可以提升材料的强力。 使用实验室自行研制的聚合物纺丝成网设备进行熔喷加工,通过改变四个参数模头温度、热空气压力、接收距离,和接收层数来控制熔喷工艺,并具体分析讨论了这些参数的变化对纤维细度、材料断裂强力、材料断裂伸长、弹性回复率、材料孔径、还有保暖性能、过滤性能的影响。模头温度是熔体的最终温度,在不使聚氨酯降解的前提下适当提高模头的温度可以降低熔体的弹性使喷丝平摘要稳。在DCD大于10cm的情况下,纤维细度并不是一成不变的,而是受到气流的二次拉伸和飞行中纤维的相互作用而有所变化。在一定范围内,熔喷聚氨酷材料的最大孔径和平均孔径随着模头温度的提高有降低的趋势;随着空气压力的增加而降低;随着DCD的增大有增加的趋势。实验得到的熔喷聚氨酷材料有着极好的弹性,两种切片所生产的材料的最大断裂伸长率都大于500%,在50%拉伸的条件下弹性回复率则可以超过卯%。在不同拉伸率的情况下,随拉伸率的增大,弹性回复率略有下降。实验生产出了性能良好的熔喷聚氨醋非织造材料,可以用作弹性内衬,弹性保暖材料等产品。 最后本文研究了神经网络在熔喷聚氨酷非织造材料中的应用。采用BP神经网络用以预测材料在模头温度、热空气压力、接收距离,层数四个参数作用下的弹性回复率。对熔喷聚氨酷材料的弹性回复率做出较为精确的预测,误差结果很小,平均偏差2.99%,使用快捷方便,所以说,神经网络可以代替经验来指导对熔喷聚氨酷材料的生产。
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