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近年来,国际上以石油基为原料的熔喷法非织造布技术的发展十分迅速,熔喷法非织造布市场越来越大,但随着工业的飞速发展及对环境保护的加强,这类不可降解熔喷原料的大量使用带来了日益严重的环境问题,因此,具有生物可降解性的环保型熔喷非织造材料逐渐受到人们的青睐。 Lyocell纤维是20世纪90年代发展起来的绿色纤维,它以易回收利用的N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂溶解天然纤维素浆粕,制造出新型可再生纤维素纤维,生产过程流程短、能耗低、且产品对环境几乎没有污染,完全符合上述的要求。 溶喷法纤维素非织造布技术是近年来兴起且发展迅速的新型非织造技术,它结合Lyocell纤维技术的原料和传统熔喷技术的原理,生产出的产品具有一些合成纤维材料所没有的特性,如:具有更大的比表面积、孔隙小而孔隙率大、纤网更薄、透明度高等优点,因此具有更优良的过滤性、透气性、屏蔽性、绝热性和吸油性,还具有抗静电效果好、吸湿保暖性好、柔软、穿着舒适、易染色易生物降解等优点,使之成为滤布、民用服饰及擦拭用布的重要原料,也使得溶喷法纤维素非织造布成为一种可再生资源,因此引起了国内外不少学者的广泛关注。而国内对于纤维素溶喷技术的相关报道几乎没有。本课题的研究不仅可填补国内溶喷技术方面的空白,拓展可持续型环保材料的研究,还可为国内Lyocell纤维和熔喷非织造布的进一步开发与优化提供一定的参考。 本论文首先对纤维素浆粕的溶解条件作了筛选,得出不同浆粕的最佳溶解条件,并对溶解过程中纤维素结构变化作了深入研究,这对制备性能更优的纤维素溶喷非织造布具有非常重要的意义。在此基础上,对制备的纤维素/NMMO?H2O溶液的流动行为进行了分析。结果表明,纤维素/NMMO·H2O溶液为切力变稀流体,溶液的表观粘度随溶液中纤维素的含量、浆粕聚合度的增大而增大。 本论文在原有窄幅喷丝板的基础上不断进行研究改进,设计制造了结构特殊的宽幅喷丝板(幅宽达830mm,双排喷丝孔),解决了设备本身的问题。宽幅喷丝板设备初步具备了处理较高粘度的纤维素/NMMO·H2O溶液的能力,并制备了综合性能较好的溶喷非织造布。 纤维素溶喷非织造布具有与传统热塑性树脂熔喷纤网相似的特性:纤网呈三维网状结构,纤网内存在“shots”、纤维间的融合与枝化现象。研究表明:在工艺条件相差不大的情况下,小的泵供量可制备表面光滑的纤维,增大泵供量将倾向于制备具有卵石细砾般粗糙表面纤维;纤维素溶喷非织造布具有良好的吸水性能,其吸收水的质量可达自身质量的7倍左右;随接收距离(DCD)的增大,纤网的厚度增大,纤维平均直径先减小后增大,纤网的结晶度增大,纵横向断裂强度先增大后减小;随泵供量的增加,纤维平均直径线性上升,随热风温度的提升,纤维平均直径先减小后增大,纵横向断裂强度下降;随模头温度的升高,纤维平均直径下降,纤网的结晶度与纵横向断裂强度均增大;随热风速率的提升,纤维平均直径先减小后增大,力学性能增强。