随着前些年我国空气污染的加剧,在全国大部分城市,雾霾天气屡见不鲜。另一方面,随着生活水平的提高,人们对空气质量的要求也在不断提高,对空气净化器、个体防护口罩等空气过滤装置的需求越来越多,因而空气过滤材料获得了越来越多的关注。传统的空气过滤材料只依靠重力沉积、惯性沉积、布朗扩散等机械阻挡作用来到达空气过滤的目的,使得当材料要过滤粒径比较小的颗粒时需要提高材料的致密性,这会导致过滤材料的透气性下降和阻力增加。相较之下,熔喷聚丙烯驻极体非织造布具有特殊的静电过滤机制,从而拥有高效低阻和抗菌除尘等独特的性能,成为了目前空气过滤材料市场的主要产品。然而,熔喷聚丙烯驻极体非织造布在实际的使用过程中,其过滤效率会随着时间的增加而发生衰减,从而影响材料的使用寿命。过滤效率的衰减主要是由于熔喷聚丙烯驻极体非织造布的内部电荷衰减导致其静电场减弱所致。所以提高熔喷聚丙烯驻极体非织造布的电荷存储性能和电荷稳定性、减少其体内电荷的流失、延长使用寿命已成为当前需要解决的关键问题。现有的研究发现,熔喷聚丙烯非织造布的晶相结构是影响其驻极体性能的重要因素。本文试图通过掺杂不同浓度的硬脂酸盐和热处理来改善非织造布的晶相结构,使用不同的充电方式来改变非织造布电荷陷阱性质;并采用X射线衍射(X-ray diffraction,简称XRD)分析、热刺激放电(Thermally Stimulated Discharge,简称TSD)技术和表面电位分布测量等晶相结构和驻极体研究技术,结合材料过滤性能的测试分析,研究了熔喷聚丙烯驻极体非织造布的晶相结构、驻极体性能和过滤性能的相关性。并通过对熔喷聚丙烯非织造布的磷酸浸泡处理探究了磷酸浸泡对于其驻极体性能和表面形貌及过滤性能的影响。取得的主要结果如下:1.在实验室自制的微型熔喷实验机上,制备得到了熔喷聚丙烯非织造布。通过掺杂不同硬脂酸盐浓度和高温老化,调控非织造布的晶相结构。采用XRD技术对其晶相结构进行了分析测试。结果表明:所制备的熔喷聚丙烯非织造布的晶型以拟六方晶型为主;掺杂硬脂酸盐后不会使熔喷聚丙烯的晶型发生转变,但是掺杂硬脂酸盐可以增加熔喷聚丙烯的结晶速率,提高α晶型的比例,增大晶粒尺寸和提高结晶度,并使晶体的有序性增加;而老化处理后样品的晶型会由拟六方晶型向α晶相转化,从而使熔喷聚丙烯非织造布的结晶度增加、晶粒尺寸增大、晶体的有序性增加。2.采用热刺激放电技术研究了掺杂不同硬脂酸盐浓度条件下、采用不同注极方法获得的熔喷聚丙烯驻极体非织造布的电荷存储特性。结果表明,熔喷聚丙烯非织造布经常温充电后TSD谱上一般只有一个放电峰,但是使用高温充电或掺杂硬脂酸盐处理后都能让材料的TSD谱上出现两个放电峰,说明深阱也参与了对电荷的捕获。且当添加的浓度达到一定的大小后TSD谱上会出现偶极峰,说明这时材料中已经出现了偶极电荷,这是因为随着掺杂浓度的增加,硬脂酸盐已经不再是起到助剂的作用,而是变成了组成成分,其TSD谱上的偶极峰则是由硬脂酸盐提供。使用高温充电或掺杂硬脂酸盐处理后都能提高熔喷聚丙烯非织造布的电荷稳定性和电荷存储性能,而且随着掺杂浓度的增大,电荷稳定性和电荷存储性能越优越。3.采用可移动半自动化操作平台和静电计组合的方式对驻极体表面电位进行非接触补偿法测量,得到的结果分析表明:熔喷聚丙烯驻极体非织造布的表面电荷分布很不均匀,同一面上电荷的正负性也不一致,掺杂硬脂酸盐或使用高温充电处理都使得表面电荷分布更均匀,而且随着掺杂浓度的提高,表面电位的均匀性越好,并且与注极电荷同性的区域越大。熔喷聚丙烯驻极体非织造布的过滤性能会受到其表面电荷分布不均匀的限制,所以提高其表面电荷均匀性可以提高其过滤性能。4.用过滤效率测试仪测定了掺杂不同硬脂酸盐浓度条件下、采用不同注极方法获得的熔喷聚丙烯驻极体非织造布的过滤效率和阻力,并对不同克重和厚度的材料进行了对比分析。结果表明:随着掺杂浓度的增加,熔喷聚丙烯的阻力和过滤效率都会升高,说明对熔喷聚丙烯非织造布进行掺杂硬脂酸盐后可以提高其过滤性能。通过对材料进行常温充电和高温充电两种不同的注极方式处理后发现,材料经高温充电后的过滤效率要大于常温充电的情况,但是阻力不会改变。5.为了探究磷酸浸泡对熔喷聚丙烯非织造布的影响,对实验室自制的熔喷聚丙烯非织造布进行磷酸浸泡处理,发现经过24H磷酸浸泡后,原本疏水的熔喷聚丙烯非织造布变得亲水,但是这时候它不能通过电晕充电形成驻极体。之后用去离子水将其表面的磷酸清洗干净之后发现其又可以形成驻极体,并且形成驻极体之后的驻极体性能和浸泡之前一样。通过对磷酸浸泡前后的样品进行电镜扫描来观察其表面形貌的变化,发现磷酸浸泡过后由于溶胀作用表面纤维由光滑变得相对粗糙,但是过滤效率并没有得到提升。综上所述,熔喷聚丙烯驻极体非织造布的过滤性能、驻极体性能和晶相结构息息相关,结晶度越高,驻极体电荷存储性能越好、过滤性能越好。本研究成功地实现了对三种性能的综合调控,所取得的成果,可对熔喷聚丙烯驻极体非织造布的研发和生产提供理论和实验的指导。