聚丙烯熔喷驻极过滤材料表面静电势的研究_周晨.pdf

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1、·16·过滤与分离JournalofFiltration&Separation2011Vol.21No.1聚丙烯熔喷驻极过滤材料表面静电势的研究周晨，靳向煜（1.东华大学产业用纺织品发展中心，上海201620）摘要:将未经过驻极处理的聚丙烯熔喷过滤材料进行电晕驻极处理，通过测定聚丙烯熔喷驻极滤料的过滤效率和表面静电势，分析滤料表面正负电荷的分布以及表面静电势与滤料过滤效率的关系。结果表明：滤料表面的静电势呈现随机的正负分布，并且随着滤料表面平均静电势的提高，滤料的过滤效率提高。关键词：驻极，过滤材料，表面静电势中图分类号：TS131.9文献标

2、志码：A文章编号：1005-8265（2011）01-0016-04驻极体空气滤材因具有低流阻、高效率、长寿命、静电发生器高集尘能力和节约能源等优点，使得通过驻极处理的熔喷聚丙烯滤料成为口罩过滤层的重要原料。在实际生产中，我们采用过滤效率来评定驻极效果的好坏，这多针电极种评定方法比较直观，但是对于近一步从内部研究电场对颗粒的作用，存在一定的缺陷，此外，驻极过滤材样品料的电荷分布的均匀性对滤材的应用价值有重大影接地电极响。因此，对驻极滤料的表面静电势和电荷分布的研究有重要的实用价值。图1电晕驻极原理示意图1实验与测试1.3测试方法与原理1.1实

3、验原料1.3.1滤料表面静电势测试2原料为面密度12.28g/m，厚度0.19mm的未驻极(a)采用ElectrostaticVoltmeterModel541（上海德超细纤维聚丙烯熔喷滤料。仪公司提供），将金属探头放置在离滤料2mm的上1.2驻极处理方，手握探头匀速地在12cm×12cm的滤料上方移动，将0.25m宽，2m长的未驻极熔喷滤料卷绕在滚仪器中的多圈系统输出电压，从而获得滤料每一点静筒上（见图1），打开高压静电发生器，产生的电压通过电压的数据文本和波谱图，通过计算得出平均静电势。极板针尖放电，使针尖附近形成很强的电场，针尖附近（b

4、）表面电位计基本工作原理：图2所示为表面电的空气分子被电离成正负离子，这些正负离子会频繁位计探头电路。由上电极（即探头）面积为S，与滤料之的发生复合，电极尖端就会辐射出淡紫色的电晕光辉，间的距离为l，因而振动电极上所带电量为此时针尖下的物体就会受到电场的作用，产生驻极效ε0SVQ=CV=（1）果。实验中熔喷滤料在滚筒上一方面随着滚筒转动，一l方面随着横板横移，以均匀地接受驻极处理，整个驻极当上电极振动时，在R中流过的电流为：处理过程呈螺旋形。dQε0SVdli=·（2）2dtldt收稿日期：2011-02-08作者简介：周晨，女，在读硕士研究

5、生，主要研究方向：驻极过滤材料.2011Vol.21No.1过滤与分离JournalofFiltration&Separation·17·过滤效率计算公式Sη=1-K(1-A2-A0)×100%（6）上电极φ2A1lε0式中：η-过滤效率(%)；K-透过率；A-滤前试验尘1输R的光电流值；A2-滤后试验尘的电流值；A0-测试仪的本下电极出V底光电流值；φ-测试仪的自吸收系数。2驻极滤料的电荷分布本实验中，滤料表面的静电势数据波谱图（图4）图2表面电位计探头电路所示，聚丙烯驻极滤料表面正负静电势随着时间不断表面电位计的工作使上电极以固定频率作稳

6、定的地在“0轴”上下波动，由此说明实际滤料的正负电荷dl等幅振动，因而也是一个有固定频率的等幅的交变表现出随机的分布。dt量。这就使电流i正比电压V。因此我们只要给定一系列400的V值，即可对上电极和下电极一起进行定标或校正。200（c）用表面电位计测量驻极体的表面电位时，只需/V0将驻极体放在下电极表面上，并使驻极体下表面与下势电电极密接，而驻极体上表面与上电极减得距离仍为l静-200面（本实验采用2mm）如图3所示。根据驻极体电场方程表-400（注意此时V=0），可得上电极所带电荷为：-600S01020304050时间/s上电极（探头）

7、lε0ε0εLR200输下电极（测试平台）i出0V/V势-200电静面-400表图3表面电位计测试-600010203040σL/ε0ε时间/sQi=Sσ=ε0S-（3）l+L/ε图4静电势数据波谱图当上电极振动时，R上流过的电流为从原理上分析，驻极体电荷捕获可以发生在三个i′=dQi=-εl·ε0SVS·dl（4）结构层次上：（1）电荷被捕获在分子结构的特殊位置中2dtεl+Lldt如强极性键或聚合物链段中；（2）电荷被束缚在相邻分当l＜＜L时，则子间的原子基团内或介质内部离子的位移，由这些基i′=-ε0SVS·dl（5）2团或离子的电子亲

8、合势来约束捕获电荷；（3）材料内部ldt比较式（3）和（5），发现Vs=V时，仪器的指示值既结构不均匀，结晶区和非结晶区交错在一起。结晶区是[1]一些微小的晶粒，当