王彩英　邵鵬洋　楊正娟

西安工程大學紡織與材料學院，陜西 西安 710048

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熔噴非織造吸油材料的發(fā)展研究*

王彩英邵鵬洋楊正娟

西安工程大學紡織與材料學院，陜西 西安 710048

摘要：對熔噴非織造吸油材料的優(yōu)勢，以及近年來國內(nèi)外的研發(fā)狀況進行簡要概述，介紹常見吸油材料的應用形式，指出熔噴非織造吸油材料的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：熔噴非織造吸油材料， 發(fā)展， 研究

1非織造吸油材料優(yōu)勢

在全球經(jīng)濟迅速發(fā)展、工業(yè)化進程不斷加快的現(xiàn)代生活中，人們對石油的需求量日益增加，這在一定程度上使得溢油事件發(fā)生的概率有所增加。其中，水體油污染不僅會影響環(huán)境，還會間接影響食物鏈的循環(huán)，破壞生態(tài)平衡，威脅人類健康。目前，解決水體油污染的方法主要有化學法和物理法兩種[1]。

非織造吸油材料主要利用物理吸附的原理回收泄漏的油品。其結(jié)構(gòu)疏松，內(nèi)部呈網(wǎng)狀，孔隙率較高，不僅吸油量大，而且保油率也優(yōu)于普通吸油材料。此外，吸收的油品可在擠出后回收再利用，被擠壓過的非織造吸油材料自身還可重復利用[2]，這不僅降低了使用成本，還降低了回收成本。且隨著非織造吸油材料在各領域的廣泛使用，其他優(yōu)勢也將不斷被發(fā)掘。

2熔噴非織造吸油材料的研發(fā)現(xiàn)狀

非織造吸油材料可由針刺、縫編、熔噴等工藝制成，其中又以熔噴法最為常見。

熔噴非織造吸油材料多以聚丙烯切片為原料。切片經(jīng)螺桿擠壓機熔融擠出，形成熔體細流；接著，細流受高溫(310～374 ℃)高速氣流噴吹或其他如離心力、靜電力等拉伸，形成細長纖維；然后，纖維被均勻地收集于成網(wǎng)滾筒或成網(wǎng)簾上，形成纖網(wǎng)；最后，纖網(wǎng)經(jīng)自黏合或熱黏合加固，形成熔噴非織造吸油材料。

聚丙烯熔噴非織造吸油材料具有孔隙率高、比表面積大、質(zhì)量輕、形式多樣、使用方便、使用壽命長、化學結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐酸堿腐蝕、易儲存等特點，將其用于石油回收，高效無污染。此外，聚丙烯熔噴非織造吸油材料的吸油選擇性較廣，可用于部分高黏度、高密度的原油處理[3]。

2.1國內(nèi)研發(fā)狀況

20世紀90年代初，由北京化工研究院、中國紡織大學、北京超綸公司等共同努力研制的熔噴設備投入生產(chǎn)，所得產(chǎn)品當時主要用于電池隔板、過濾材料、吸油材料等。

近年，國內(nèi)學者在制備新型高性能吸油材料方面展開了大量的研究工作。石艷錦等[4]利用化學接枝法制備出具有更高吸附性能的甲基丙烯酸丁酯接枝改性聚丙烯熔噴非織造材料，其表面因接枝改性出現(xiàn)了分布均勻的凹凸現(xiàn)象，材料變得較粗糙，且試驗發(fā)現(xiàn)其吸附性能和保油率均得到提高。裴玉起等[5]使用紫外輻射誘導接枝技術，將丙烯酸丁酯(BA)單體接枝到聚丙烯(PP)熔噴非織造材料基體表面，制備出新型吸油材料PP-g-BA，其具有吸附速度快、吸油倍率高、重復使用性能好、生產(chǎn)方法簡單等多種優(yōu)點。此外，復合法熔噴非織造技術也為生產(chǎn)新型熔噴非織造吸油材料提供了技術支持。

目前，我國熔噴法非織造技術正處于迅速成熟階段。

2.2國外研發(fā)狀況

20世紀50年代，美國海軍研究所在研究氣流噴射紡絲過程中紡得一種超細纖維，并將其制成了非織造材料。20世紀70年代，部分美國公司將這一技術引入工廠，使得熔噴法非織造材料迅速發(fā)展起來。

德國萊芬豪斯公司利用雙組分紡絲技術制備出雙組分熔噴非織造吸油材料，產(chǎn)品性能較常規(guī)熔噴非織造材料更為優(yōu)秀。美國Hills公司和Nordson公司較早便研制出皮芯型、并列型、三角形等雙組分熔噴非織造材料。美國Biax Fiberfilm公司研制的聚丙烯熔噴非織造材料具有良好的吸附性能和過濾性能，其纖維直徑小于1 μm[6]。美國Exxon公司開發(fā)的茂金屬基非織造吸油材料具有優(yōu)良的吸附性，可加工成各種形式的產(chǎn)品，如吸油墊、吸油卷等，用于油品污染處理。但近年，很多公司都已突破Exxon技術，開始向更細的納米方向發(fā)展。

3熔噴非織造吸油材料的優(yōu)化

3.1共混或共聚改性

以聚丙烯熔噴非織造吸油材料為例：原料除聚丙烯外，還會涉及其他一些新型原料，如聚乳酸、聚氨酯、丙烯酸酯類等，它們之間通過共混或共聚改性，使熔噴非織造吸油材料結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。

3.2復合工藝

以皮芯復合結(jié)構(gòu)的熔噴非織造吸油材料為例：皮層具有較高的親油疏水性，油類易進入內(nèi)部芯層，加之皮層材料具有特殊的性能，被吸附的油品不易溢出；芯層材料具有較高的吸油倍率。這種復合結(jié)構(gòu)的熔噴非織造吸油材料既具有較高的吸油倍率，又具有較強的保油率[7]。

此外，隨著新型加工技術的積極應用與推廣，如紡黏法和熔噴法相結(jié)合制成厚型SMS吸油非織造材料，所得產(chǎn)品吸油率更高、疏水性更強、縱橫向強力優(yōu)秀、耐磨性優(yōu)異。

4熔噴非織造吸油材料常見應用形式

4.1吸油墊

由復合成型技術制成的吸油墊(圖1)，其耐磨性和強度都因高熱壓合而大大增加，抗撕裂性強，且不易分層，適用于陸地和水面吸油，重復利用率較高。

圖1　吸油墊

4.2吸油氈

由熔噴法加工的聚丙烯非織造吸油氈(圖2)，吸油倍率高、吸油后不變形、易打撈、阻燃、無粉塵、無貯藏時間限制，適用于較大范圍到零星小范圍的漏油。

圖2　吸油氈

4.3吸油卷

松軟富有彈性的吸油卷(圖3)可一次成形，其吸收面積大、速度快，需要時可大面積進行快速鋪設，適用于陸地、海洋發(fā)生較大溢油事故時的緊急處理，還可用于擦拭汽車及機械設備上的油污。

圖3　吸油卷

4.3吸油索(條)

吸油索(條)呈長條狀，外層由網(wǎng)套攏住，內(nèi)部由超細吸油絮片、纖維混合組成，兩端配有金屬鉤用于相互之間的連接，可防止小面積油污擴散，適用于處理、攔截、預防任何可能出現(xiàn)的油液泄露，也可用于清理生產(chǎn)車間機器周圍泄露的油液[8]。

4.4吸油枕

吸油枕多為聚烯烴類高分子超細纖維吸油非織造材料。其外形與吸油索(條)基本相似，但吸油量更大，狹小、凹凸不平的地方都可使用，如下水道、溝渠、卡車后座處等[9]。

4.5吸油柵

吸油柵的外層為柔性加強網(wǎng)布，內(nèi)部由超細纖維、絮片混合組成。其可用鉤子或鋼圈連接起來，對水面的浮油進行大面積圍擋。吸油后，吸油柵可長時間浮于水面，不斷裂、不下沉。

5熔噴非織造吸油材料性能評價

熔噴非織造吸油材料選擇時除了需考慮其經(jīng)濟性、資源可回收性和再利用性外，還需考慮其性能指標：

(1) 吸油倍率。就非織造吸油材料而言，吸油倍率是指吸油后材料的質(zhì)量增量占吸油前材料質(zhì)量的百分比，其是判斷非織造吸油材料吸油性能的一項重要性能指標。

(2) 吸水率。好的非織造吸油材料通常吸油量多、吸水量少甚至不吸水。

(3) 保油率。將吸油后的非織造吸油材料試樣放入裝有300 mL水的廣口瓶中，振蕩器振動5 min后稱取試樣質(zhì)量。保油率即為所得振蕩后試樣質(zhì)量的減量與振蕩前試樣質(zhì)量的百分比。性能優(yōu)異的非織造吸油材料不僅吸油倍率高，保油率也高[10]。

(4) 浮力。非織造吸油材料在吸油后仍應長時間浮于水面，這有利于材料吸油和吸油后材料回收。

此外，非織造吸油材料的吸油倍率、吸水率、保油率與原料及非織造材料的密度、結(jié)構(gòu)有很大關系，選擇時宜綜合考慮。

6熔噴非織造吸油材料發(fā)展趨勢

6.1開發(fā)新型熔噴非織造吸油材料

就熔噴非織造吸油材料而言，聚合物原料的性質(zhì)直接決定產(chǎn)品吸油量的大小。當前，常用的熔噴非織造吸油材料原料正在不斷改進中，各種新材料也處在開發(fā)應用階段：

(1) 不吸水聚合物原料。其可在收集石油或從水中分離時發(fā)揮重要作用。

(2) 具有獨特吸附性的聚合物原料，如材料在吸附油品后表面仍能保持干爽。

(3) 形態(tài)多樣，如開發(fā)條狀、薄膜狀、氈狀、柵欄狀等吸油材料，以滿足不同場合的需要。

(4) 吸油材料在使用后易回收。

(5) 新型復合非織造吸油材料。產(chǎn)品可結(jié)合不同的吸油機理或多種吸油原料。

6.2優(yōu)化熔噴非織造吸油材料結(jié)構(gòu)

石油泄漏處理時，吸油材料的使用通常受泄露地點、泄漏范圍及天氣等因素影響。如，當石油分散于水中時，應根據(jù)油品類型及氣候狀況對吸油材料的結(jié)構(gòu)和性能做出選擇。因此，研發(fā)不同結(jié)構(gòu)、不同吸附性能的產(chǎn)品可迎合不同場合、不同范圍、不同天氣狀況的需求。

6.3發(fā)展環(huán)保熔噴非織造吸油材料

熔噴非織造吸油材料盡管有著諸多優(yōu)良的性能，但卻很難能做到重復利用。目前，吸油材料使用后的處理方式大多為填埋，少量被直接焚燒，這既嚴重污染了環(huán)境，還使泄漏油品的回收成本大大增加。故開發(fā)可重復利用、可生物降解的熔噴非織造吸油材料，使吸油材料的使用價值最大化，將是熔噴非織造吸油材料未來不斷追求和完善的目標。

參考文獻

[1] WEI Q F, MATHER R R, FOTHERINGHAM A F.用于回收泄露石油的非織造吸油材料[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2004, 22(3):26-28.

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[4] 石艷錦，封嚴，李瑞欣.甲基丙烯酸酯接枝改性熔噴聚丙烯非織造布制備及性能研究[J].化工新型材料，2013,41(7)：54-56.

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[6] 孟麗平，錢曉明，張恒，等.熔噴非織造吸油材料的研究[J].山東紡織科技，2014，55(1):47-48.

[7] 孟麗平.吸油用熔噴非織造材料的結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D].天津：天津工業(yè)大學，2014.

[8] 侯翠芳,尤祥銀.非織造材料在油污染控制中的開發(fā)應用[J].南通紡織職業(yè)技術學院學報(綜合版)，2008，8(4):5-8.

[9] 魏取福.熔噴非織造布吸油材料的性能分析及其開發(fā)應用[J].非織造布，1996(1):37-38.

[10] 宋娟，錢曉明，裴玉起，等.棉纖維吸油材料的研究進展[J].棉紡織技術，2014,42(2)：79-82.

Development research of meltblown nonwovens for oil absorption

WangCaiying,ShaoPengyang,YangZhengjuan

Faculty of Textile & Material, Xi’an Polytechnic University, Xi’an 710048, China

Abstract:The advantage of meltblown nonwovens for oil absorption, as well as its research and development status both at home and abroad in recent years, were summarized briefly. Some application forms of common oil absorption were introduced, and the development tendency of meltblown nonwovens for oil absorption was pointed out.

Keywords:meltblown nonwovens for oil absorption, development, research

收稿日期：2016-04-17

作者簡介：王彩英，女，1993年生，在讀本科生，研究方向為非織造材料與工程

中圖分類號:TS176+.9

文獻標志碼：A

文章編號：1004-7093(2016)05-0027-04

*國家級大學生創(chuàng)新項目(201510709360)