目前,市场上绝大多数的熔喷驻极体空气净化材料是以聚丙烯(PP)为原料制成的。然而,聚丙烯提取自不能再生的石油,并且自身很难降解,大规模工业应用带来的大量废弃物,会对环境带来污染。随着生态文明建设的不断深入,人们的环境保护意识不断提高,研发一种可循环再生、可生物降解的环境友好型熔喷驻极体空气净化材料成为了迫切需求。聚乳酸(PLA)源自可再生植物资源,是一种可生物降解的生物相容性聚合物。以聚乳酸为原料的熔喷空气净化材料具有极高的环保价值。因此,开发熔喷聚乳酸驻极体空气净化材料来替代熔喷聚丙烯驻极体空气净化材料成为了一种非常有吸引力的选择。驻极体是一类能够长期存储电荷的电介质材料。驻极体空气净化材料除了具有传统空气滤材所具有的机械阻挡机制外,还拥有独特的静电过滤机制。在不增大过滤阻力的条件下,可显著提升过滤效率,同时还能起到消灭细菌的作用。如何改善驻极体中的电荷存储性能及其稳定性是实现熔喷聚乳酸空气净化材料广泛应用的关键。已有的研究发现,驻极体材料的电荷存储能力决定于材料中的电荷陷阱密度。而陷阱的产生与材料的微观结构尤其是晶相结构密切相关。迄今为止,人们对熔喷聚乳酸空气净化材料的制备工艺做了许多研究。然而,关于熔喷聚乳酸材料晶相结构的调控,以及晶相结构与驻极体性能和过滤性能的相关性没有得到深入研究。在熔喷过程中,如何调控聚乳酸材料的晶相结构,进而优化其驻极体特性报道很少,熔喷聚乳酸驻极体材料的电荷存储稳定性机理尚不清楚。本文围绕熔喷聚乳酸驻极体空气净化材料的微观结构与驻极体性能和过滤性能的相关性展开研究。在微型熔喷试验机上,通过改变熔喷工艺条件、添加硬脂酸盐助剂和热处理等方式实现了对熔喷聚乳酸空气净化材料晶相结构的调控以及对熔喷聚乳酸空气净化材料驻极体性能和过滤性能的优化。根据样品的晶体结构、驻极体性能和过滤性能在不同条件下的变化规律,分析了微观结构与驻极体性能和过滤性能的相关性。并且考虑到产品的最终应用,在大型熔喷试验线上制备了中试产品,以论证微观结构与驻极体性能和过滤性能的相关性。取得的主要研究结果如下:(1)熔喷聚乳酸材料可以通过电晕充电形成驻极体。在形成驻极体以后,熔喷聚乳酸材料的过滤效率将显著提高。过滤效率的提高源自驻极体的电场,而不是过滤阻力的增加。过滤阻力的差异主要归因于不同的纤维直径及其分布。纤维直径分布越窄,将导致织物越致密,过滤阻力越大。(2)熔喷聚乳酸材料的不同晶相结构会导致其驻极体电荷俘获特性的差异。熔喷聚乳酸驻极体材料的电荷陷阱能级可以通过非晶态结构和晶态结构之间的浓度差异来调节。这暗示了半结晶聚合物中电荷陷阱能级的多样性。(3)熔喷聚乳酸驻极体材料的电荷存储量与其结晶度有关,结晶度越高,电荷的存储量越高;而电荷存储稳定性与其晶型比例有关,结构更有序的晶型的比例越高,电荷存储稳定性越好。(4)在试验的条件范围内,随着接收距离的减小、热风温度的升高、热风压力的增大,样品的结晶度增加,存储的电荷量增加,过滤效率提高。样品的电荷存储稳定性随接收距离减小、热风压力增大而提高。试验中热风温度为210℃时样品的电荷存储稳定性最好。(5)少量的硬脂酸盐可以作为熔喷聚乳酸的成核剂,有利于提高样品的结晶度。随着添加硬脂酸盐浓度的增加,样品的结晶度提高,导致存储的电荷量提高,进而使得过滤效率提高,并且提高的幅度随硬脂酸盐浓度的增加而减小。随着添加硬脂酸盐浓度的增大,样品中有序程度较低的晶相所占的比例大幅增加,使得俘获电荷的陷阱能级变少、电荷存储的稳定性下降。(6)热处理能够改善熔喷聚乳酸空气净化材料的结晶性能、电荷存储性能和过滤性能,但是在50℃下短时间内的改善效果较弱。