CN109825952B - 一种聚乳酸可降解复合非织造材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟气、粉尘的过滤及防护技术领域，具体涉及一种聚乳酸可降解复合非织造材料及其制备方法和应用，本发明采用的熔吹静电纺丝可以使聚乳酸熔吹静电纺纤网层的聚乳酸纤维的平均直径更细，进而使更低的克重达到较好的过滤效率，且利用聚乳酸作为非织造材料可以实现完全降解。根据实施例的记载，本发明所述的聚乳酸可降解复合非织造材料较现有技术中采用熔喷法制备得到的聚乳酸熔喷纺纤网层作为中间层的非织造材料的过滤效率有很大的提高。
Description
技术领域
本发明涉及烟气、粉尘的过滤及防护技术领域，具体涉及一种聚乳酸可降解复合非织造材料及其制备方法和应用。
背景技术
工艺的快速发展带动了煤炭、电力、钢铁、建材、冶金行业的崛起和发展，这些行业在为我们创造巨大的物质财富、推进并加速世界文明发展的同时，也带来了环境污染和生态破坏等问题，尤其是雾霾天气的出现，严重影响了人们的日常工作和生活。
雾霾中包括粉尘、熏烟、喷雾、毒气和有毒蒸汽等污染物，其中最主要成分是粒径小于2.5μm(PM 2.5)的固体颗粒物。近些年的流行病学研究表明，呼吸系统、心肺疾病等的发病率和死亡率与空气中的颗粒物污染的浓度水平呈正相关关系，对于老人、儿童等易感染人群表现得更为明显。统计发现，哈佛对六个城市进行观测研究后发现，PM 2.5的浓度每增加10μg/m3，由此引起的慢性阻塞性肺病会增加3％，肺炎死亡率增加高达4％，缺血性心脏病也将增加2％。美国癌症学会癌症防治研究中心通过对两百万名成年人进行的研究也得到了类似的结论。
此外，大气环境中还飘浮着各种各样肉眼看不到的固体颗粒物以及细菌，这些固体颗粒物及细菌对卫生医疗、食品、制药及电子、航天等精密机械行业也存在着很大的危害。手术室和特殊护理病房要求必须无菌，否则将危及患者的生命和安全；遗传基因工程、生物制品、动物实验室和食品行业等也要求无菌的环境。现代电子工业、计算机工业的产品越来越微型化，精度要求越来越高，即使极其微小的粒子落到产品表面上，都有可能影响其可靠性和耐久性，因此产品的加工环境需要很高的洁净度。考虑到安全和产品质量的需要，这些环境都必须严格控制空气的质量。
为了解决上述技术问题，现有技术主要采用尘源治理和空气过滤及防护两种，尘源治理存在资金和技术等方面的制约，短时间内不能解决上述问题；因此，对空气过滤及防护显得尤为重要。
目前用于过滤及防护的非织造材料以PET和PP为原料为主，该材料用完的废弃物不能降解，给环境造成了一定的危害。在上述基础上，专利号为“201010163359.2”的中国专利公开了一种聚乳酸SMS复合无纺布的制备方法，其熔喷层的纤维直径为11～15μm，其作为过滤材料时为了能够达到较好的过滤效率需要较大的克重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚乳酸可降解复合非织造材料及其制备方法和应用，所述聚乳酸可降解复合非织造材料在较小的克重时，能够保持较高的过滤效率。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种聚乳酸可降解复合非织造材料，包括层叠设置的第一聚乳酸纺粘层、聚乳酸熔吹静电纺纤网层和第二聚乳酸纺粘层；
所述聚乳酸熔吹静电纺纤网层由聚乳酸切片在热空气喷吹和高压静电场的作用下进行熔吹静电纺丝制备得到。
优选的，所述热空气喷吹的温度为260～290℃，速度为300～600m/s。
优选的，所述热空气喷吹的狭缝宽度为0.3～0.8mm。
优选的，所述高压静电场的外加电压为5～25kV。
优选的，所述熔吹静电纺丝的接收距离为30～60cm。
优选的，所述第一聚乳酸纺粘层和第二聚乳酸纺粘层中聚乳酸纤维的平均直径独立的为8～12μm，定量为15～30g/m2；
所述聚乳酸熔吹静电纺纤网层中聚乳酸纤维的平均直径为0.5～1.2μm，定量为10～40g/m2。
优选的，所述聚乳酸熔吹静电纺纤网层的厚度为0.2～0.8mm，孔隙率为 85％～94％，平均孔径为5.28～8.95μm。
本发明还提供了上述技术方案所述的聚乳酸可降解复合非织造材料的制备方法，包括以下步骤：
提供第一聚乳酸纺粘层和第二聚乳酸纺粘层；
将聚乳酸切片在热空气喷吹和高压静电场的的双重作用下进行熔吹静电纺丝，并铺网在第一聚乳酸纺粘层，得到聚乳酸熔吹静电纺纤网层；
将第二聚乳酸纺粘层铺网至聚乳酸熔吹静电纺纤网层，固网，得到聚乳酸可降解复合非织造材料。
优选的，所述第一聚乳酸纺粘层和第二聚乳酸纺粘层的制备方法，独立地包括以下步骤：
将聚乳酸切片依次经过熔融挤出、熔体纺丝、气流牵伸和分丝铺网，得到聚乳酸纺粘层；
或将聚乳酸纺粘非织造材料进行退卷处理，得到聚乳酸纺粘层。
本发明还提供了上述技术方案所述的聚乳酸可降解复合非织造材料或由上述技术方案所述的制备方法制备得到的聚乳酸可降解复合非织造材料在过滤及防护领域中的应用。
本发明提供了一种聚乳酸可降解复合非织造材料，包括层叠设置的第一聚乳酸纺粘层、聚乳酸熔吹静电纺纤网层和第二聚乳酸纺粘层；所述聚乳酸熔吹静电纺纤网层由聚乳酸切片在热空气喷吹和高压静电场的作用下进行熔吹静电纺丝制备得到。本发明在热空气喷吹和高压静电场的作用下可以使聚乳酸熔吹静电纺纤网层中的聚乳酸纤维平均直径更细，为0.5～1.2um，进而使更低的克重达到较好的过滤效率，且利用聚乳酸作为非织造材料可以实现完全降解。根据实施例的记载，本发明所述的聚乳酸可降解复合非织造材料中聚乳酸熔吹静电纺纤网层的定量为15g/m2时，产品对0.3μm颗粒的过滤效率为96.13％，定量为25g/m2时，产品的过滤效率为96.56％，定量为 35g/m2时，产品的过滤效率为97.07％，定量为45g/m2时，产品的过滤效率为97.76％；较现有技术中采用熔喷法制备的聚乳酸熔喷纺纤网层作为中间层的非织造材料的过滤效率有很大的提高(定量为35g/m2时，其过滤效率为 69.94％，定量为65g/m2时，其过滤效率为74.86％；定量为95g/m2时，其过滤效率为78.93％)。
同时，本发明还提供了所述聚乳酸可降解复合非织造材料的制备方法，所述制备方法的生产速度更快，不存在溶剂挥发的问题，生产过程中没有任何污染，产品采用聚乳酸为原料，符合当前绿色环保、可持续发展的要求。
附图说明
图1为实施例1所述的聚乳酸可降解复合非织造材料中聚乳酸熔吹静电纺纤网层的SEM图。
具体实施方式
本发明提供了一种聚乳酸可降解复合非织造材料，包括层叠设置的第一聚乳酸纺粘层、聚乳酸熔吹静电纺纤网层和第二聚乳酸纺粘层；
所述聚乳酸熔吹静电纺纤网层由聚乳酸切片在热空气喷吹和高压静电场的作用下进行熔吹静电纺丝制备得到。
在本发明中，所述第一聚乳酸纺粘层和第二聚乳酸纺粘层中的聚乳酸纤维的平均直径独立地优选为8～12μm，更优选为9～11μm；定量独立地优选为 15～30g/m2，更优选为20～25g/m2。
在本发明中，所述聚乳酸纺粘层的作用主要是为所制备的聚乳酸可降解复合非织造材料提供强度和耐磨性。
在本发明中，所述聚乳酸可降解复合非织造材料还包括聚乳酸熔吹静电纺纤网层；所述聚乳酸熔吹静电纺纤网层的厚度优选为0.2～0.8mm，更优选为0.3～0.6mm，最优选为0.4～0.5mm；孔隙率优选为85％～94％，更优选为 88％～93％，最优选为90％～92％；平均孔径优选为5.28～8.95μm，更优选为 6.0～8.0μm，最优选为6.5～7.5μm；所述聚乳酸熔吹静电纺纤网层中的聚乳酸纤维的平均直径优选为0.5～1.2μm，更优选为0.8～1.0μm；定量优选为 10～40g/m2，更优选为20～30g/m2。
在本发明中，所述聚乳酸熔吹静电纺纤网层主要是利用其超纤纤维结构起到过滤和阻隔的作用。
在本发明中，所述聚乳酸熔吹静电纺纤网层由聚乳酸切片在热空气喷吹和高压静电场的作用下进行熔吹静电纺丝制备得到；在本发明中，所述聚乳酸切片优选为熔喷级聚乳酸切片；在本发明中，进行熔吹静电纺丝前，优选对所述聚乳酸切片进行干燥；在本发明中，所述干燥优选为真空干燥；本发明对所述真空干燥的真空度没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的真空度进行即可；在本发明中，所述真空干燥的温度优选为70～90℃，更优选为75～85℃，最优选为78～82℃；所述真空干燥的时间优选为≥12小时，更优选为15～24小时，最优选为18～22小时。
干燥后，本发明优选将干燥后的切片进行熔融挤出；所述熔融挤出优选在螺杆挤出机中进行；所述的螺杆挤出机优选分为四个温区；所述四个温区分别优选为180～200℃、210～230℃、230～250℃和230～250℃；更优选为 185～195℃、215～225℃、235～245℃和235～245℃。熔融挤出后，本发明优选将熔融挤出后的熔体通过熔体过滤器过滤后，通过计量泵计量进入熔喷模头，并在模头两侧施加热空气喷吹和高压静电场。本发明对所述过滤没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过滤进行即可。在本发明中，所述过滤可以把未熔颗粒或切片熔融后熔体中的一些灰分杂质过滤掉。在本发明中，所述模头的温度优选为220～250℃，更优选为230～240℃。在本发明中，所述热空气喷吹的温度优选为260～290℃，更优选为270～280℃，最优选为273～276℃；所述热空气喷吹的速度优选为300～600m/s，更优选为 350～500m/s，最优选为400～450m/s；所述热空气喷吹的狭缝宽度优选为 0.3～0.8mm，更优选为0.3～0.6mm，最优选为0.4～0.5mm。
在本发明中，所述高压静电场的外加电压优选为5～25kV，更优选为 10～20kV，最优选为12～18kV。
在本发明中，在热空气喷吹和高压静电场的作用下进行熔吹静电纺丝，能够制备得到纳微米级的聚乳酸纤维。
在本发明中，所述熔吹静电纺丝的接收距离优选为30～60cm，更优选为 35～55cm，最优选为40～50cm。
本发明还提供了所述聚乳酸可降解复合非织造材料的制备方法，包括以下步骤：
提供第一聚乳酸纺粘层和第二聚乳酸纺粘层；
将聚乳酸切片在热空气喷吹和高压静电场的双重作用下进行熔吹静电纺丝，并铺网在第一聚乳酸纺粘层，得到聚乳酸熔吹静电纺纤维层；
将第二聚乳酸纺粘层铺网至聚乳酸熔吹静电纺纤维层，固网，得到聚乳酸可降解复合非织造材料。
在本发明中，所述第一聚乳酸纺粘层的制备过程优选包括以下步骤：
将聚乳酸切片依次经过熔融挤出、熔体纺丝、气流牵伸和分丝铺网，得到第一聚乳酸纺粘层。在本发明中，所述聚乳酸切片优选为纺粘级聚乳酸切片；所述熔融挤出前，本发明优选在所述聚乳酸切片中混合色母粒，并进行干燥；本发明对所述色母粒没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的色母粒即可；在本发明中，所述色母粒与聚乳酸切片的质量比优选为 (2～5)：(95～98)，更优选为(3～4)：(96～97)；本发明对所述混合方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可。本发明对所述干燥的条件也没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的干燥聚乳酸切片的条件进行即可。
在本发明中，加入色母粒的目的是为了能够保证得到所需颜色的聚乳酸表层材料。
在本发明中，所述熔融挤出优选在螺杆挤出机中进行；所述熔融挤出的温度优选为150～250℃；所述熔融挤出的温度优选分为四个温区，所述四个温区的温度优选依次为：150～190℃、200～230℃、230～240℃和235～245℃；更优选依次为160～180℃、210～220℃、234～236℃和240～242℃。
所述熔融挤出完成后，本发明优选对熔融挤出得到的中间产物进行熔体过滤。本发明对所述熔体过滤没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的熔体过滤进行即可。
在本发明中，所述过滤可以把未熔颗粒或切片熔融后熔体中的一些灰分杂质过滤掉。
熔体过滤完成后，本发明优选通过计量泵计量将熔体输送至纺丝箱体中进行熔体纺丝步骤；在本发明中，所述计量泵的转速优选为20～80r/min，更优选为40～60r/min；在本发明中，所述输送过程中的温度优选为235～245℃，更优选为240～242℃；在本发明中，所述熔体纺丝的温度优选为235～245℃，更优选为240～242℃；在本发明中，所述熔体纺丝的速度优选为15～25m/min，更优选为18～22m/min。
在本发明中，所述纺丝后挤出的纺丝熔体优选经过冷却吹风和气流牵伸后再进行分丝铺网，并得到聚乳酸纺粘层。在本发明中，挤出纺丝熔体的过程和冷却吹风同时进行，并迅速进入牵伸管道中进行气流牵伸并在出牵伸装置时经过摆片式摆丝器进行分丝，在网下吸风的辅助作用下在成网帘上铺置铺网。
在本发明中，所述冷却吹风的冷却风的温度优选为20～30℃，更优选为22～28℃，最优选为24～26℃；本发明对所述冷却吹风没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的冷却吹风能够将挤出后的纺丝熔体冷却即可。
在本发明中，所述气流牵伸的牵伸风速优选为8000～11000m/min，更优选为9000～10000m/min；所述摆片式摆丝器的摆动频率优选为850～950次 /min，更优选为880～920次/min；所述辅助的网下吸风速度优选为 10～15m/min，更优选为12～14m/min。
在本发明中，所述气流牵伸优选在牵伸管中进行；所述牵伸管的直径优选为8～12mm，更优选为9～11mm。
在本发明中，所述分丝优选通过摆片式摆丝器完成；在本发明中，所述摆片式摆丝器的摆丝频率优选为850～950次/min，更优选为880～920次/min，最优选为890～900次/min。
在本发明中，所述铺网优选在网下吸风的辅助下进行铺网；所述网下吸风的速度优选为10～16m/min，更优选为12～15m/min，最优选为 12.5～13m/min。
在本发明中，所述制备聚乳酸纺粘层的过程还优选为包括以下步骤：将聚乳酸纺粘非织造材料进行退卷处理，得到聚乳酸纺粘层。
在本发明中，所述聚乳酸纺粘非织造材料优选为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明对所述退卷方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的退卷方式进行即可。
本发明将聚乳酸切片在热空气喷吹和高压静电场的双重作用下进行熔吹静电纺丝，并铺网至所述下表层的表面，得到聚乳酸熔吹静电纺纤网层；在本发明中，所述聚乳酸熔吹静电纺纤网层的制备方法参考对聚乳酸纤维网的限定部分，在此不再赘述。
本发明对所述铺网没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的铺网过程，并将采用熔吹静电纺丝制备得到的聚乳酸熔吹静电纺纤网层铺在所述聚乳酸可降解复合非织造材料的下表层的表面即可。
得到聚乳酸熔吹静电纺纤网层后，本发明将第二聚乳酸纺粘层铺网至聚乳酸熔吹静电纺纤网层上，固网，得到聚乳酸可降解复合非织造材料。在本发明中，所述第二聚乳酸纺粘层的制备过程参考制备第一聚乳酸纺粘层的制备过程，在此不再进行赘述。
在本发明中，所述固网优选为热粘合或超声粘合，更优选为热粘合。在本发明中，所述热粘合优选为热轧粘合或热风粘合，更优选为热轧粘合；在本发明中，所述热轧粘合的温度优选为140～160℃，更优选为145～155℃，最优选为148～152℃；所述热轧粘合的压力优选为25～50N/mm，更优选为 30～40N/mm。
本发明还提拱了上述技术方案所述的聚乳酸可降解复合非织造材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的聚乳酸可降解复合非织造材料在烟气和粉尘的过滤及防护中的应用。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将质量比为97:3的纺粘级聚乳酸切片与色母粒混合，干燥后，进入螺杆挤出机中依次进行熔融挤出(螺杆挤出机的温区分为四区，温度依次为： 160℃、230℃、240℃、240℃)，熔体过滤，并通过转速为40r/min、温度为 240℃的计量泵将其输送至纺丝箱体中进行熔体纺丝(纺丝温度240℃，以 20m/min的速度挤出)，然后通过25℃的冷却风冷却，进入直径为10mm的牵伸管进行气流牵伸(牵伸风速9000m/min)，出牵伸管后在摆片式摆丝器的高频振动下迅速分丝(摆丝频率880次/min)，在网下吸风的辅助下(网下吸风速度12m/min)迅速在成网帘上铺置成网，协调控制计量泵的转速和成网帘的速度，得到定量为15g/m2的第一聚乳酸纺粘层；
将熔喷级聚乳酸切片在真空条件下进行干燥(干燥温度为75℃，干燥时间为20小时)后输入螺杆挤出机进行熔融(螺杆挤出机的温区分为四区，温度依次为：180℃、230℃、240℃、240℃)，然后通过熔体过滤器过滤、计量泵计量后进入熔喷模头，在模头两侧热空气喷吹(温度为260℃，速度为350m/s，狭缝宽度为0.4mm)和高压静电场(外加电压为20kV)的双重作用下进行熔吹静电纺丝(接收距离为40cm)并铺网至所述聚乳酸纺粘下表层的表面，得到聚乳酸熔吹静电纺纤网层的定量为15g/m2；
在另一台纺粘设备上以网下吸风速度为13m/min、其他工艺参数与第一层聚乳酸纺粘层相同的条件下得到同样定量的第二聚乳酸纺粘层，在温度为 150℃、压力为50N/mm的条件下进行热轧粘合，得到45g/m2的聚乳酸可降解复合非织造材料；
图1为所述聚乳酸可降解复合非织造材料中聚乳酸熔吹静电纺纤网层的 SEM图，由图可知，所述聚乳酸熔吹静电纺纤网层中纤网的孔隙率为86.4％，平均孔径为8.26μm。
将所述聚乳酸可降解复合非织造材料置于土壤环境里，由于热、湿、微生物的联合作用，材料的力学性能发生变化，一个月后强力下降了大约20％，两个月后损失了将近一半，三个月后拉伸强度保持率降低到70％左右。
用生物酶方法进行降解实验，具体过程为：将尺寸为5cm×5cm的所述聚乳酸可降解复合非织造材料分别放入2mg/mL溶菌酶的磷酸缓冲溶液 (pH＝6.86)和磷酸缓冲液中，并密封放置在37℃恒温条件的震荡培养箱中，每隔5天取样一次，并更换新鲜的缓冲溶液。经测试，未加入溶菌酶的缓冲培养液的产品的强力和断裂伸长的变化幅度很小，不太明显，而在加入溶菌酶的缓冲培养液中，产品的强力在初始阶段下降缓慢，10天后下降幅度开始变大，之后下降率一直在持续增加，一个月后强力保持率不到原来的40％，断裂伸长也较未加入溶菌酶的下降趋势快，幅度大，纤维弹性变得越来越弱，变得易断。说明本发明所述的聚乳酸可降解复合非织造材料具有非常好的可降解性。
实施例2
将质量比为97:3的纺粘级聚乳酸切片与色母粒混合，干燥后，进入螺杆挤出机中依次进行熔融挤出(螺杆挤出机的温区分为四区，温度依次为： 180℃、230℃、240℃、240℃)，熔体过滤，并通过转速为50r/min、温度为240℃的计量泵将其输送至纺丝箱体中进行熔体纺丝(纺丝温度240℃，以 22m/min的速度挤出)，然后通过25℃的冷却风冷却，进入直径为10mm的牵伸管进行气流牵伸(牵伸风速10000m/min)，出牵伸管后在摆片式摆丝器的高频振动下迅速分丝(摆丝频率900次/min)，在网下吸风的辅助下(网下吸风速度12.5m/min)迅速在成网帘上铺置成网，协调控制计量泵的转速和成网帘的速度，得到定量为20g/m2的第一聚乳酸纺粘层；
将熔喷级聚乳酸切片在真空条件下进行干燥(干燥温度为80℃，干燥时间为18小时)后输入螺杆挤出机进行熔融(螺杆挤出机的温区分为四区，温度依次为：190℃、230℃、240℃、240℃)，然后通过熔体过滤器过滤、计量泵计量后进入熔喷模头，在模头两侧热空气喷吹(温度为290℃，速度为400m/s，狭缝宽度为0.4mm)和高压静电场(外加电压为10kV)的双重作用下进行熔吹静电纺丝(接收距离为40cm)并铺网至所述聚乳酸纺粘下表层的表面，得到聚乳酸熔吹静电纺纤网层的定量为25g/m2；
在另一台纺粘设备上以网下吸风速度为13m/min、其他工艺参数与第一层聚乳酸纺粘层相同的条件下得到同样定量的第二聚乳酸纺粘层，在温度为 150℃、压力为50N/mm的条件下进行热轧粘合，得到65g/m2的聚乳酸可降解复合非织造材料；
所述聚乳酸可降解复合非织造材料中各层的微观形貌与实施例1相似，其中聚乳酸熔吹静电纺纤网层的孔隙率为89.2％，平均孔径为5.28μm；其可降解性与实施例1类似。
实施例3
将质量比为97:3的纺粘级聚乳酸切片与色母粒混合，干燥后，进入螺杆挤出机中依次进行熔融挤出(螺杆挤出机的温区分为四区，温度依次为： 190℃、230℃、240℃、240℃)，熔体过滤，并通过转速为50r/min、温度为 240℃的计量泵将其输送至纺丝箱体中进行熔体纺丝(纺丝温度240℃，以 22m/min的速度挤出)，然后通过22℃的冷却风冷却，进入直径为10mm的牵伸管进行气流牵伸(牵伸风速10000m/min)，出牵伸管后在摆片式摆丝器的高频振动下迅速分丝(摆丝频率920次/min)，在网下吸风的辅助下(网下吸风速度13m/min)迅速在成网帘上铺置成网，协调控制计量泵的转速和成网帘的速度，得到定量为20g/m2的第一聚乳酸纺粘层；
将熔喷级聚乳酸切片在真空条件下进行干燥(干燥温度为85℃，干燥时间为16小时)后输入螺杆挤出机进行熔融(螺杆挤出机的温区分为四区，温度依次为：190℃、230℃、240℃、240℃)，然后通过熔体过滤器过滤、计量泵计量后进入熔喷模头，在模头两侧热空气喷吹(温度为270℃，速度为420m/s，狭缝宽度为0.3mm)和高压静电场(外加电压为15kV)的双重作用下进行熔吹静电纺丝(接收距离为40cm)并铺网至所述聚乳酸纺粘下表层的表面，得到聚乳酸熔吹静电纺纤网层的定量为35g/m2；
在另一台纺粘设备上以网下吸风速度为14m/min、其他工艺参数与第一层聚乳酸纺粘层相同的条件下得到同样定量的第二聚乳酸纺粘层，在温度为 150℃、压力为50N/mm的条件下进行热轧粘合，得到75g/m2的聚乳酸可降解复合非织造材料；
所述聚乳酸可降解复合非织造材料中各层的微观形貌与实施例1相似，其中聚乳酸熔吹静电纺纤维网的孔隙率为90.6％，平均孔径为8.95μm；其可降解性与实施例1类似。
实施例4
将质量比为97:3的纺粘级聚乳酸切片与色母粒混合，干燥后，进入螺杆挤出机中依次进行熔融挤出(螺杆挤出机的温区分为四区，温度依次为： 160℃、230℃、240℃、240℃)，熔体过滤，并通过转速为40r/min、温度为 240℃的计量泵将其输送至纺丝箱体中进行熔体纺丝(纺丝温度240℃，以 20m/min的速度挤出)，然后通过25℃的冷却风冷却，进入直径为10mm的牵伸管进行气流牵伸(牵伸风速9000m/min)，出牵伸管后在摆片式摆丝器的高频振动下迅速分丝(摆丝频率880次/min)，在网下吸风的辅助下(网下吸风速度12m/min)迅速在成网帘上铺置成网，协调控制计量泵的转速和成网帘的速度，得到定量为15g/m2的第一聚乳酸纺粘层；
将熔喷级聚乳酸切片在真空条件下进行干燥(干燥温度为90℃，干燥时间为12小时)后输入螺杆挤出机进行熔融(螺杆挤出机的温区分为四区，温度依次为：190℃、230℃、240℃、240℃)，然后通过熔体过滤器过滤、计量泵计量后进入熔喷模头，在模头两侧热空气喷吹(温度为290℃，速度为500m/s，狭缝宽度为0.5mm)和高压静电场(外加电压为20kV)的双重作用下进行熔吹静电纺丝(接收距离为50cm)并铺网至所述聚乳酸纺粘下表层的表面，得到聚乳酸熔吹静电纺纤网层的定量为45g/m2；
在另一台纺粘设备上以网下吸风速度为14m/min、其他工艺参数与第一层聚乳酸纺粘层相同的条件下得到同样定量的第二聚乳酸纺粘层，在温度为 150℃、压力为50N/mm的条件下进行热轧粘合，得到75g/m2的聚乳酸可降解复合非织造材料；
所述聚乳酸可降解复合非织造材料中各层的微观形貌与实施例1相似，其中聚乳酸纤维网的孔隙率为89.3％，平均孔径为7.48μm；其可降解性与实施例类似。
对比例1
将质量比为97:3的纺粘级聚乳酸切片与色母粒混合，干燥后，进入螺杆挤出机中依次进行熔融挤出(螺杆挤出机的温区分为四区，温度依次为： 160℃、230℃、240℃、240℃)，熔体过滤，并通过转速为40r/min、温度为 240℃的计量泵将其输送至纺丝箱体中进行熔体纺丝(纺丝温度240℃，以 20m/min的速度挤出)，然后通过25℃的冷却风冷却，进入直径为10mm的牵伸管进行气流牵伸(牵伸风速9000m/min)，出牵伸管后在摆片式摆丝器的高频振动下迅速分丝(摆丝频率880次/min)，在网下吸风的辅助下(网下吸风速度12m/min)迅速在成网帘上铺置成网，协调控制计量泵的转速和成网帘的速度，得到定量为15g/m2的第一聚乳酸纺粘层；
将熔喷级聚乳酸切片在真空条件下进行干燥(干燥温度为75℃，干燥时间为20小时)后输入螺杆挤出机进行熔融(螺杆挤出机的温区分为四区，温度依次为：180℃、230℃、240℃、240℃)，然后通过熔体过滤器过滤、计量泵计量后进入熔喷模头，在模头两侧热空气喷吹(温度为260℃，速度为350m/s，狭缝宽度为0.4mm)作用下制备聚乳酸熔喷纤网层(接收距离为 40cm)并铺网至所述聚乳酸纺粘下表层的表面，调节计量泵转速和成网帘速度得到聚乳酸熔喷纤网层的定量为45g/m2；
在另一台纺粘设备上以网下吸风速度为14m/min、其他工艺参数与第一层聚乳酸纺粘层相同的条件下得到同样定量的第二聚乳酸纺粘层，在温度为 150℃、压力为50N/mm的条件下进行热轧粘合，得到75g/m2的聚乳酸可降解复合非织造材料；
对比例2
将质量比为97:3的纺粘级聚乳酸切片与色母粒混合，干燥后，进入螺杆挤出机中依次进行熔融挤出(螺杆挤出机的温区分为四区，温度依次为： 180℃、230℃、240℃、240℃)，熔体过滤，并通过转速为50r/min、温度为 240℃的计量泵将其输送至纺丝箱体中进行熔体纺丝(纺丝温度240℃，以 22m/min的速度挤出)，然后通过25℃的冷却风冷却，进入直径为10mm的牵伸管进行气流牵伸(牵伸风速10000m/min)，出牵伸管后在摆片式摆丝器的高频振动下迅速分丝(摆丝频率900次/min)，在网下吸风的辅助下(网下吸风速度12.5m/min)迅速在成网帘上铺置成网，协调控制计量泵的转速和成网帘的速度，得到定量为20g/m2的第一聚乳酸纺粘层；
将熔喷级聚乳酸切片在真空条件下进行干燥(干燥温度为80℃，干燥时间为18小时)后输入螺杆挤出机进行熔融(螺杆挤出机的温区分为四区，温度依次为：190℃、230℃、240℃、240℃)，然后通过熔体过滤器过滤、计量泵计量后进入熔喷模头，在模头两侧热空气喷吹(温度为290℃，速度为400m/s，狭缝宽度为0.4mm)作用下制备熔喷纤网层(接收距离为40cm) 并铺网至所述聚乳酸纺粘下表层的表面，调节计量泵转速和成网帘速度得到聚乳酸熔喷纤网层的定量为65g/m2；
在另一台纺粘设备上以网下吸风速度为16m/min、其他工艺参数与第一层聚乳酸纺粘层相同的条件下得到同样定量的第二聚乳酸纺粘层，在温度为 150℃、压力为50N/mm的条件下进行热轧粘合，得到105g/m2的聚乳酸可降解复合非织造材料；
对比例3
将质量比为97:3的纺粘级聚乳酸切片与色母粒混合，干燥后，进入螺杆挤出机中依次进行熔融挤出(螺杆挤出机的温区分为四区，温度依次为： 190℃、230℃、240℃、240℃)，熔体过滤，并通过转速为50r/min、温度为 240℃的计量泵将其输送至纺丝箱体中进行熔体纺丝(纺丝温度240℃，以 22m/min的速度挤出)，然后通过22℃的冷却风冷却，进入直径为10mm的牵伸管进行气流牵伸(牵伸风速10000m/min)，出牵伸管后在摆片式摆丝器的高频振动下迅速分丝(摆丝频率920次/min)，在网下吸风的辅助下(网下吸风速度13m/min)迅速在成网帘上铺置成网，协调控制计量泵的转速和成网帘的速度，得到定量为20g/m2的第一聚乳酸纺粘层；
将熔喷级聚乳酸切片在真空条件下进行干燥(干燥温度为90℃，干燥时间为12小时)后输入螺杆挤出机进行熔融(螺杆挤出机的温区分为四区，温度依次为：190℃、230℃、240℃、240℃)，然后通过熔体过滤器过滤、计量泵计量后进入熔喷模头，在模头两侧热空气喷吹(温度为270℃，速度为420m/s，狭缝宽度为0.3mm)作用下制备熔喷纤网层(接收距离为40cm) 并铺网至所述聚乳酸纺粘下表层的表面，得到聚乳酸熔喷纤网层的定量为 95g/m2；
在另一台纺粘设备上以网下吸风速度为18m/min、其他工艺参数与第一层聚乳酸纺粘层相同的条件下得到同样定量的第二聚乳酸纺粘层，在温度为 150℃、压力为50N/mm的条件下进行热轧粘合，得到135g/m2的聚乳酸可降解复合非织造材料；
实施例5
将实施例1～4和对比例1～3所述的聚乳酸可降解复合非织造材料利用粒子计数法进行过滤效率的测试，测试尘源采用粒径为0.3μm的聚苯乙烯，风量为32L/min，其测试结果如表1所示。
表1实施例1～4和对比例1～3所述的聚乳酸可降解复合非织造材料的过滤效率
| 实施例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 |
| 过滤效率 | 96.13％ | 96.56％ | 97.07％ | 97.76％ | 69.94％ | 74.86％ | 78.93％ |
由表1可知，本发明所述聚乳酸可降解复合非织造材料可在较低定量的聚乳酸熔吹静电纺纤网层的条件下，保证具有更好的过滤效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种聚乳酸可降解复合非织造材料，包括层叠设置的第一聚乳酸纺粘层、聚乳酸熔吹静电纺纤网层和第二聚乳酸纺粘层；
所述聚乳酸熔吹静电纺纤网层由聚乳酸切片在热空气喷吹和高压静电场的作用下进行熔吹静电纺丝制备得到；
所述热空气喷吹的温度为260～290℃，速度为300～600m/s；
所述热空气喷吹的狭缝宽度为0.3～0.8mm；
所述高压静电场的外加电压为5～25kV；
所述熔吹静电纺丝的接收距离为30～60cm；
所述聚乳酸熔吹静电纺纤网层的厚度为0.2～0.8mm，孔隙率为85％～94％，平均孔径为5.28～8.95μm；
所述聚乳酸熔吹静电纺纤网层中聚乳酸纤维的平均直径为0.5～1.2μm，定量为10～40g/m2。
2.如权利要求1所述的聚乳酸可降解复合非织造材料，其特征在于，所述第一聚乳酸纺粘层和第二聚乳酸纺粘层中聚乳酸纤维的平均直径独立的为8～12μm，定量为15～30g/m2。
3.权利要求1或2所述的聚乳酸可降解复合非织造材料的制备方法，包括以下步骤：
提供第一聚乳酸纺粘层和第二聚乳酸纺粘层；
将聚乳酸切片在热空气喷吹和高压静电场的双重作用下进行熔吹静电纺丝，并铺网在第一聚乳酸纺粘层，得到聚乳酸熔吹静电纺纤网层；
将第二聚乳酸纺粘层铺网至聚乳酸熔吹静电纺纤网层，固网，得到聚乳酸可降解复合非织造材料。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一聚乳酸纺粘层和第二聚乳酸纺粘层的制备方法，独立地包括以下步骤：
将聚乳酸切片依次经过熔融挤出、熔体纺丝、气流牵伸和分丝铺网，得到聚乳酸纺粘层；
或将聚乳酸纺粘非织造材料进行退卷处理，得到聚乳酸纺粘层。
5.权利要求1或2所述的聚乳酸可降解复合非织造材料或权利要求3或4所述的制备方法制备得到的聚乳酸可降解复合非织造材料在过滤及防护领域中应用。
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