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熔喷非织造空气过滤材料发展现状

10月9日

熔喷非织造材料具有纤维细、比表面积大、孔隙率高、生产效率高及成本低等优点,已广泛应用于防护用品、空气净化及工业过滤等领域。本文主要介绍熔喷非织造空气过滤材料在驻极处理技术、可降解材料开发及抗菌功能集成方面的发展现状。

驻极处理技术

驻极处理是实现熔喷非织造材料性能优化的核心技术之一。ZHANG等采用高压电晕放电对PP熔喷非织造材料进行驻极处理。结果表明,在充电时间为12 min、充电电压15 kV、距离 4 cm的条件下,材料过滤效率达到90.2%,较未驻极样品提高了约1.5倍,而空气阻力基本保持不变,证明电晕驻极能够有效实现熔喷非织造材料高效低阻过滤。


电荷驻极原理及影响因素

近年来,该领域的研究重点逐渐由传统电晕驻极向高稳定性驻极技术发展。相比电晕驻极材料,水电驻极材料初始PM0.3过滤效率由91.84%提高至99.56%,经130 ℃热处理24 h后仍保持较高过滤效率,表现出良好的热稳定性和环境适应性。

除驻极工艺优化外,可降解聚合物的驻极稳定性也有重要进展。2024年的一项研究提出了液体驻极体充电技术,通过液体驻极剂处理PLA熔喷材料,使其盐过滤效率最高提升至99.5%,且电荷可稳定保持 1 年以上,为可降解驻极过滤材料的产业化提供了新的技术方案。

可降解材料开发

PLA熔喷过滤材料的发展主要得益于专用熔喷树脂开发、加工工艺优化、驻极技术改进以及结构设计等方面的进步。GAO等将熔喷技术与水电驻极技术结合,提高了PLA材料内部深陷阱电荷含量,实现了优异且稳定的PM0.3过滤性能。

在结构设计方面,ZHAO等采用熔喷-呼吸图协同构筑策略,制备了全PLA层级多孔过滤材料。该材料形成平均孔径约1.02 μm的有序网络结构,在无需静电吸附作用的条件下即可实现95.8%的过滤效率,同时保持较低空气阻力,并表现出良好的储存稳定性、高湿环境稳定性及PM2.5净化性能。

近年来,PLA熔喷材料的产业化进程也不断推进。2025年,道达尔能源科碧恩推出熔喷专用Luminy® L040 PLA树脂,该树脂可制备约 1 μm超细熔喷纤维,并在无需额外静电增强剂的条件下实现95%以上过滤效率。该树脂与Luminy® L130 PLA纺粘材料结合,可构建全PLA过滤体系,推动PLA熔喷空气过滤材料向规模化应用方向发展。

抗菌功能集成

在公共卫生安全和医院感染防控领域,空气过滤材料不仅要有极高的过滤性能,同时也需要足够的抗菌性。将有机光敏剂玫瑰红(Rose Bengal,RB)引入PP熔喷非织造材料后,在可见光照射下,可实现对金黄色葡萄球菌等病原菌的高效灭活。RB还具有良好的热稳定性,可满足熔喷加工要求,从而能够推动光动力抗菌过滤材料的工业化应用。

石墨烯、银(Ag)、氧化锌(ZnO)及二氧化钛(TiO2)等功能纳米材料也被广泛应用于抗菌过滤材料研发。通过不同种类的功能纳米材料与熔喷非织造材料复合,可有效提高过滤性能,同时还赋予材料抗菌、自清洁及抗病毒等功能,进一步拓展了其在个人防护、空气净化及医疗防护等领域的应用前景。

参考文献

[1] ZHANG Y.Effect of electret process parameters on filtration performance of polypropylene melt-blown nonwoven fabric[A].In:Journal of Physics:Conference Series[C].IOP Publishing,2020,1622(1):doi:10.1088/1742-6596/1622/1/012049.

[2] GAO H,LIU G H,GUAN J,et al.Biodegradable hydro charging polylactic acid melt-blown nonwovens with efficient PM0.3 removal[J].Chemical Engineering Journal,2023,458:doi:10.1016/j.cej.2023.141412.

[3] ZHAO Y T,ZHANG S,YAN D,et al.Combination strategy of melt-blowing and breath-figure enabling scale-up production of hierarchically structured polylactic acid (PLA) nonwovens for durable and efficient air filtration[J].Advanced Fiber Materials,2025,7(2):620-632.

更多内容,请关注纺织导报2026年第5期《非织造材料在空气过滤领域的应用及研究进展》一文

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