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大气环境污染问题一直是全人类关注的重点,PM 2.5等颗粒物对人类身体健康、大气环境和生态系统产生了巨大影响。为了保障人们的生活与工作安全,个体防护口罩、空气净化器等空气过滤装置在众多领域得到广泛应用。熔喷聚丙烯驻极体非织造材料因其优异的过滤性能,被广泛应用于工业与医疗卫生等领域。新冠疫情的爆发使之前应用广泛的电晕驻极熔喷聚丙烯非织造过滤材料的局限性进一步凸显,于是,发展较为成熟的水驻极技术出现在人们的视野中。熔喷聚丙烯水驻极非织造过滤材料因其高效低阻和驻极效果持久稳定性优异的特点,迅速得到广泛关注。通常情况下,驻极体过滤材料的存储环境与应用领域对材料的各项性能有着很大影响。环境温湿度的大小对熔喷聚丙烯驻极体材料的过滤性能影响较大。环境温湿度增加,材料中存储的电荷会发生逸散,材料静电吸附效应减弱,过滤性能下降。而电晕驻极法与水驻极技术的驻极机理存在本质区别,从而造成两种驻极体非织造过滤材料的各项性能存在差异。本文首先探究了驻极母粒与驻极方式对熔喷聚丙烯非织造过滤材料表观形貌与微观结构的影响;接着探究两种驻极体材料耐温性与耐湿性之间的差异;最后,探究气溶胶流量及加载时间对两种驻极体材料过滤性能的影响,并分析其加载过程中过滤机理的转变。主要研究成果如下:(1)驻极母粒的添加使得熔喷聚丙烯大分子链结构发生变化,结晶度提高,晶粒排列有序性增加。水驻极处理改变了材料的纤维网结构,而电晕驻极处理没有对材料结构产生影响。(2)两种驻极体材料的耐温性存在明显差异。研究数据表明:以90℃处理条件为例,处理时间为15天,熔喷聚丙烯水驻极非织造过滤材料的过滤效率从初始值99.89%下降至89.46%,下降了约10%,而电晕驻极熔喷聚丙烯非织造过滤材料的过滤效率从97.82%衰减至48.65%,衰减了约49%。水驻极非织造材料的耐温性明显优于电晕驻极非织造材料。随着处理温度的升高,两种驻极体材料的晶型结构没有发生变化,但晶粒排列有序性增加。(3)熔喷聚丙烯水驻极非织造过滤材料的耐湿性优于电晕驻极熔喷聚丙烯非织造过滤材料:当相对湿度为90%,处理时间为30天,水驻极样品的过滤效率从99.94%衰减至95.74%,衰减了约4%,电晕驻极样品的过滤效率从初始值的96.87%下降至86.81%,下降了约10%。湿度处理对材料晶型结构没有产生影响,但降低了材料TSD曲线放电峰的峰高。为此,本文推测:熔喷聚丙烯非织造材料内部晶区与非晶区间电导率不同,在分界面处产生界面陷阱,界面陷阱会捕获材料在驻极过程中产生的电荷。电晕驻极产生的大部分电荷存储在材料低电势能陷阱中,当环境温度逐渐增加,电荷获得的能量能够挣脱界面陷阱束缚时,电荷发生衰减;当湿度增加时,水分子增多,水分子与电荷接触几率增加,电荷迁移率提高,衰减速率加快,过滤效率衰减幅度较大。水驻极处理产生的大部分电荷存储在电势能高的深陷阱中,深阱电荷受到束缚能大,环境温湿度对其影响较小,因此,材料的过滤效率衰减幅度较小。(4)熔喷聚丙烯水驻极非织造材料的过滤效率达到最低值所经历的时间要长于电晕驻极非织造材料:水驻极样品在85L/min流量下经过了18min后过滤效率达到最低值;电晕驻极样品则只用了11min。随着气溶胶流量逐渐增加,两种驻极体材料的过滤效率达到最低值的时间均减小。随着加载时间不断增加,在开始阶段,电晕驻极与水驻极熔喷聚丙烯非织造材料的过滤效率先下降,然后,过滤效率达到最低值后又逐渐增加。分析认为材料在加载过滤测试中过滤机理发生了转变。加载测试前后,熔喷聚丙烯水驻极非织造材料从初始透气率225 mm/s下降至为194 mm/s,电晕驻极非织造材料透气从155 mm/s下降至102 mm/s。数据结果表明,熔喷聚丙烯水驻极非织造材料的透气性更好。