張淑蘋，趙義俠，錢子茂，程可為，吳其彤，劉 亞，康衛(wèi)民，程博聞,2

(1.天津工業(yè)大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300387； 2.天津科技大學(xué) 化學(xué)工程與材料科學(xué)學(xué)院，天津 300222)

新冠肺炎(COVID-19)疫情在全球的蔓延使防護(hù)用非織造過濾材料受到了廣泛關(guān)注。熔噴非織造材料作為口罩、防護(hù)服中的病毒篩分過濾功能層而倍受關(guān)注。熔噴非織造過濾材料中纖維直徑分布為1～3 μm，超細(xì)纖維形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具備比表面積大、孔隙率高、多級孔徑分布等結(jié)構(gòu)特點，可通過篩分作用、攔截作用、慣性撞擊作用、擴(kuò)散作用、重力作用實現(xiàn)對微小粒子的過濾攔截。駐極是增強(qiáng)過濾材料對微小顆粒收集效率的重要手段，駐極熔噴非織造過濾材料的過濾機(jī)制中靜電吸附作用起主要作用，其他過濾機(jī)制貢獻(xiàn)僅占30%～50%。

常用的駐極方式包括電暈充電、摩擦充電及復(fù)合增強(qiáng)，摩擦充電可分為纖維摩擦充電和液體摩擦充電，復(fù)合增強(qiáng)包括靜電充電復(fù)合、電磁效應(yīng)復(fù)合和雙駐極技術(shù)。駐極體材料采用電暈充電、摩擦充電等方法將電荷注入纖網(wǎng)內(nèi)部使其儲存電荷。電暈駐極體熔噴材料常用于一次性口罩布、KN95、KF94、FFP2系列用高效低阻型醫(yī)用過濾材料，以及H10-H13級別的HEPA過濾材料的制備。水駐極技術(shù)被廣泛應(yīng)用于兒童呼吸過濾材料、KN99、FFP3系列及H12-U15級別的HEPA過濾材料的制備。通過靜電紡絲一步法制備駐極體納米纖網(wǎng)，在紡絲過程中將電荷注入纖網(wǎng)，電荷注入能級更深。電磁效應(yīng)復(fù)合是通過引入電磁效應(yīng)來提高纖網(wǎng)的過濾性能。雙駐極技術(shù)則彌補(bǔ)了單一駐極方式的不足，達(dá)到互補(bǔ)作用，能得到更穩(wěn)定、高效的駐極效果。在特殊用場合的過濾材料，尤其是不能有靜電存在的易燃易爆風(fēng)險的材料，需要使用其他駐極技術(shù)來制備。

本文歸納總結(jié)了駐極技術(shù)的分類、充電裝置和機(jī)制，以及各駐極技術(shù)的國內(nèi)外研究進(jìn)展，分析了駐極材料儲存和使用過程中電荷衰減的原因，并簡述了改善方案，最后梳理了目前熔噴駐極材料待解決的問題，并對其未來發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。

1 駐極技術(shù)

1.1 電暈充電駐極

電暈充電是一種持續(xù)的、非對稱電極之間的非破壞性放電方法，在明顯高電位差條件下，高壓極化作用導(dǎo)致電子躍遷，是常見的產(chǎn)業(yè)化駐極熔噴過濾材料生產(chǎn)方式。電暈駐極裝置如圖1所示。

圖1 電暈駐極裝置Fig.1 Corona galvanizing device

電暈充電的駐極效果與施加電壓、充電時間及電極間距離相關(guān)。Zhang等在研究駐極參數(shù)與過濾性能關(guān)系的過程中發(fā)現(xiàn)了一種不明顯的藍(lán)色輝光充電現(xiàn)象，藍(lán)色輝光的亮度與離子向絕緣體漂移數(shù)量呈正相關(guān)，因此可以根據(jù)此現(xiàn)象在線控制駐極參數(shù)，來預(yù)測實際生產(chǎn)中駐極體材料的過濾性能。Nifuku等發(fā)現(xiàn)高壓直流電源、脈沖電源和帶直流電暈的脈沖電源中，直流脈沖電源能為駐極非織造材料提供更多的電荷。

電暈駐極充電機(jī)制是指高壓靜電場對熔噴非織造材料進(jìn)行極化處理，在織物表面及內(nèi)部形成電荷的同時形成電荷陷阱，禁止或抑制電荷通過表面或體內(nèi)漂移，使其成為駐極體材料。聚合物駐極體中的電荷陷阱分為3層：初級層是捕獲在聚合物鏈特定位置的電荷；二級層是捕獲在相鄰分子中原子基團(tuán)之間的電荷；三級層是捕獲在聚合物高度有序的微晶區(qū)域或微晶形態(tài)界面的電荷。

研究表明添加劑(成核劑、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、氟化物和無機(jī)鐵電陶瓷材料)的使用可有效提高電荷密度和穩(wěn)定。成核劑可以提供較小的球晶，產(chǎn)生更大的晶體-非晶界，阻止空間電荷遷移的同時，實現(xiàn)電荷的貯存作用。Kilic等研究了成核劑對熔噴過濾材料性能的影響，可極化添加劑的加入增強(qiáng)了過濾材料的靜電過濾穩(wěn)定性與介電常數(shù)，使固化點提前且纖維直徑增大?？寡趸瘎┖凸夥€(wěn)定劑可作為成核劑同時提供深層電荷陷阱。氟基表面改性可防止過濾過程中導(dǎo)電液膜的形成，提高電荷穩(wěn)定性。Kilic等將BaTiO加入熔噴聚丙烯(PP)原料中，增加了駐極體纖維的可再極化性，并增強(qiáng)了纖維表面上空間電荷的形成，提高了PP駐極體纖維的電荷密度及穩(wěn)定性。

不同的結(jié)晶和形態(tài)結(jié)構(gòu)對纖網(wǎng)的駐極效果影響也不同。Zhang等發(fā)現(xiàn)聚乳酸(PLA)材料不同晶體結(jié)構(gòu)將影響駐極體電荷俘獲能力，具有半結(jié)晶特性的PLA織物顯示出規(guī)則的電荷陷阱能級分布，無定形結(jié)構(gòu)使得電荷陷阱能級具有多樣性。Chang等發(fā)現(xiàn)有機(jī)改性蒙脫土(OMMT)加入PLA中有利于纖網(wǎng)微孔和納米孔的形成，形成的空腔可阻止或延遲電荷在纖網(wǎng)中遷移，導(dǎo)致復(fù)合纖網(wǎng)中的電荷衰減過程較慢，從而增強(qiáng)了電荷穩(wěn)定性。

熔噴材料中電荷的數(shù)量和穩(wěn)定性是實現(xiàn)駐極效果的關(guān)鍵因素。迄今已報道了多種將無機(jī)添加劑和聚合物添加劑混合使用的駐極體過濾材料。常用駐極體材料包括電氣石、TiO、多面體倍半硅氧烷(POSS)、硬脂酸鹽和有機(jī)改性蒙脫土等。

電氣石是永久性礦物駐極體之一，其極化矢量不受外部電場的影響。Yu等制備了電氣石與聚乳酸混合的熔噴非織造纖網(wǎng)，提高了纖網(wǎng)的初始表面電荷密度(SCD)，且在過濾阻力不變時，過濾效率可以達(dá)到88%左右。

二氧化鈦是一種高介電常數(shù)和低電導(dǎo)率的材料，可以有效地加強(qiáng)電荷儲存和穩(wěn)定性，Lou等在熔噴時混入3%TiO來提高駐極體熔噴非織造纖網(wǎng)的過濾性能，最終過濾效率可達(dá)到96.32%，過濾阻力為40 Pa，品質(zhì)因數(shù)為0.083 Pa。

Brochocka等將聚丙烯(PP)和非晶聚碳酸酯(PC)與具有不同靜電勢的添加劑(具有負(fù)電位的天然樹脂與具有正電位的火山巖)混合來提高駐極體過濾效率。

Kang等通過熔噴工藝和電暈充電，制備了具有永久駐極體的新型PP/POSS熔噴非織造材料，POSS作為成核劑具有異相成核作用，有助于加速結(jié)晶過程，使材料的最大穩(wěn)定電荷密度顯著提高，過濾效率最大可達(dá)到97.36%。Okrasa等將10%的八異丁基硅倍半氧烷混入PP中，用于生產(chǎn)熔噴過濾非織造材料。Zhang等以硬脂酸鎂(MgSt)作為電荷增強(qiáng)劑與PP混合，改變了熔噴非織造材料的晶體結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了99.22%的過濾效率，92 Pa的過濾阻力。

1.2 摩擦充電駐極

摩擦充電駐極技術(shù)是指2種絕緣材料相互摩擦后在材料表面形成穩(wěn)定靜電勢，通常分為以下2種：纖維摩擦充電技術(shù)和液體摩擦充電技術(shù)。摩擦駐極裝置如圖2所示。

圖2 摩擦駐極裝置Fig.2 Friction electret device. (a) Fiber electret device； (b) Water electret device

纖維摩擦充電駐極技術(shù)、循環(huán)次數(shù)、施加載荷、接觸面積和滑動速度是影響單位面積摩擦電荷分布的主要因素，且摩擦電荷極性與摩擦方向相關(guān)，對應(yīng)產(chǎn)生的電荷量則與摩擦長度成正比。

摩擦充電機(jī)制適用于具有不同電負(fù)性的纖維之間。圖3為摩擦駐極充電機(jī)制示意圖。聚四氟乙烯(PTFE)材料固定在樣品架上，圖3(a)中靠近左側(cè)的材料作為磨頭，進(jìn)行摩擦起電。

圖3 摩擦駐極充電機(jī)制示意圖Fig.3 Schematic diagram of friction electret charging mechanism. (a) Polymer friction charging sequence; (b)Schematic diagram of triboelectric charge formation in PTFE material

PTFE具有最強(qiáng)的電負(fù)性，可以吸引電子。Zhu等發(fā)現(xiàn)PTFE纖維的加入增加了纖維上摩擦靜電荷的積累，可以顯著改善空氣凈化材料的過濾性能。

楊靜發(fā)現(xiàn)聚丙烯駐極體熔噴非織造材料在水駐極技術(shù)處理過程中，純水噴射充電前退火處理和循環(huán)熱風(fēng)風(fēng)淋等熱刺激方法優(yōu)化了晶體結(jié)構(gòu)，提高了電荷陷阱的數(shù)量和深度，增強(qiáng)了捕獲電荷的能力，延長了電荷在熔噴材料內(nèi)的衰減周期，可有效解決口罩等過濾用電駐極熔噴材料在儲存期內(nèi)過濾效率降幅大的問題。

...纖維摩擦駐極

學(xué)者們根據(jù)纖維接觸時獲得正電荷或負(fù)電荷的趨勢進(jìn)行了排序，聚合物摩擦帶電序列如圖3(a)所示?？拷髠?cè)的材料通常會產(chǎn)生正電荷，而另一側(cè)材料會產(chǎn)生負(fù)電荷。且在上述序列中，極性材料摩擦充電后帶正電荷，非極性材料摩擦充電后帶負(fù)電荷。

錢幺等將PP與聚乙烯(PE)組成的皮芯型(ES)纖維通過針刺進(jìn)行摩擦充電，隨著摩擦次數(shù)的增加逐漸增大了過濾效率。

...純水駐極

美國3M公司在1996年首先提出了水駐極技術(shù)高壓霧化水射流穿透熔噴材料，通過水流與纖維的摩擦產(chǎn)生電荷。IM等使用在線水充電裝置獲得了醫(yī)用口罩用熔噴非織造過濾材料，結(jié)果表明呼吸阻力和過濾效率與水射流壓力呈正相關(guān)，駐極性能可持續(xù)13周以上。

盧晨等進(jìn)一步對3M公司在口罩用熔噴非織造材料方面的專利進(jìn)行了剖析,指出摩擦起電等駐極工藝技術(shù)是實現(xiàn)口罩長期儲存帶電和過濾效率持久穩(wěn)定性的重要方法。趙層層等研究了藥物處理對水駐極聚丙烯非織造材料結(jié)構(gòu)及過濾性能的影響；研究結(jié)果表明，經(jīng)奧司他韋和利巴韋林處理后，水駐極聚丙烯熔噴非織造材料的過濾效率無明顯變化，但經(jīng)金剛烷胺藥物處理后，非織造材料的NaCl氣溶膠和癸二酸二車脂(DEHS)氣溶膠的過濾效率分別下降到(44.6±4.6)%和(52.9±5.94)%，選用奧司他韋、利巴韋林藥物對聚丙烯非織造材料進(jìn)行處理，可賦予材料殺菌、抗病毒功效。

1.3 復(fù)合增強(qiáng)駐極

靜電復(fù)合駐極技術(shù)通?；陟o電紡絲技術(shù)，將納米纖維混入微米纖網(wǎng)或直接制備含有納米顆粒的纖網(wǎng)，多用于非織造納米過濾膜狀材料的制備。

...靜電復(fù)合駐極充電機(jī)制

靜電復(fù)合駐極是指纖維在靜電紡絲的過程中帶電，屬于感應(yīng)帶電。利用靜電紡絲技術(shù)制備納米級纖網(wǎng)的過程中，不僅使制備的納米纖維帶電，同時對非極性纖網(wǎng)也是感應(yīng)帶電的過程。若在制備過程中加入的納米粒子可以作為成核劑，則能改變聚合物的結(jié)晶度，同時改善纖維表面粗糙程度，為電荷陷阱的產(chǎn)生提供有利條件。

Cai等運用靜電紡絲技術(shù)成功地制備了新型層狀結(jié)構(gòu)聚苯乙烯(PS)/聚丙烯腈(PAN)/PS復(fù)合過濾材料，蓬松結(jié)構(gòu)的PS微米纖維層具有高電阻率和高孔隙率，PAN納米纖維層具有高極性和小孔徑。由于微納米纖維復(fù)合的曲折孔徑結(jié)構(gòu)，以及極性和非極性材料的混合，使非極性PS層注入極性與靜電紡絲電壓相同的空間電荷，而對于極性聚合物PAN，由于強(qiáng)電負(fù)性原子和具有高偶極矩的鍵，在電場的影響下偶極電荷沿電場方向重新規(guī)整排列。此外，在逐層靜電紡絲過程中，原本駐留在PS層中的電荷可能被捕獲到更深層的PS/PAN界面。因此，PS/PAN/PS復(fù)合過濾材料內(nèi)部納米纖維由于偶極-偶極和誘導(dǎo)的偶極分子間力和復(fù)雜孔徑結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)對細(xì)小顆粒的有效捕獲，具有優(yōu)異的駐極體性能。

Yuan等系統(tǒng)地研究了聚偏二氟乙烯(PVDF)/鈮酸鋰(LiNbO，LN)納米復(fù)合材料的駐極體性能，LN納米顆粒提供了更多的成核中心，促進(jìn)了β相PVDF的形成。體系中形成了更多的晶界和缺陷，這些晶界和缺陷在相變過程中起到了陷阱作用，極大提高了樣品的介電常數(shù)(ε)和熱激發(fā)放電電流(TSDC)。實驗結(jié)果表明，在相同的充電過程之后，PVDF/LN納米復(fù)合材料比純PVDF可以吸收更多量的聚苯乙烯(PS)泡沫微?；蛭⒚准墱y試粉塵。

...納米靜電復(fù)合駐極體及應(yīng)用

駐極體納米粒子包括二氧化硅(SiO)、聚四氟乙烯、二氧化鈦、軟水鋁石等。Ding等基于靜電紡絲技術(shù)，以聚偏二氟乙烯(PVDF)作為基體，以γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(GPS)修飾的二氧化硅納米顆粒(SiONPs)作為電荷增強(qiáng)劑，制備了具有顯著靜電作用的空氣過濾材料。PVDF/GPS/SiO納米纖網(wǎng)表面電勢可達(dá)到12.4 kV，品質(zhì)因數(shù)可達(dá)到0.14 Pa。

有研究學(xué)者考慮將電磁感應(yīng)作用應(yīng)用在駐極體制備中，期望依靠電與磁的協(xié)同作用來達(dá)到更優(yōu)異的駐極性能。電磁復(fù)合駐極方法即在制備電暈駐極材料時，在原材料中混入磁性納米粒子。

...電磁復(fù)合駐極充電原理

駐極體材料中加入磁性納米粒子可以延長電荷的轉(zhuǎn)移路徑，釋出的電荷在磁場產(chǎn)生的洛倫茲力作用下呈螺旋曲線運動，增大了電荷被重新捕獲的幾率，磁場作用增強(qiáng)駐極體特征的機(jī)制示意圖如圖4所示。

Song等制備了具有Si—OH的磁性FeO-多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)顆粒。然后通過靜電紡絲技術(shù)制備了聚丙烯腈(PAN)/ FeO-POSS納米纖維網(wǎng)，納米纖維網(wǎng)的表面電荷穩(wěn)定性顯著提高。將帶有FeO-POSS的PAN納米纖維用作駐極體過濾介質(zhì)時，收集效率提高，過濾阻力降低。

...電磁復(fù)合駐極體及應(yīng)用

Liu等開發(fā)了一種兼具駐極體效應(yīng)和磁效應(yīng)的PVDF/FeO納米纖維(NF)膜，通過FeO納米粒子實現(xiàn)復(fù)合膜的駐極體效應(yīng)和磁效應(yīng)。NF膜與玻璃纖網(wǎng)和聚酯(PET)網(wǎng)復(fù)合，獲得了一種夾層結(jié)構(gòu)的納米防霾窗紗。在磁性顆粒的協(xié)同作用下，納米纖維層面密度為2.06 g/m時，過濾效率可達(dá)到99.95%，過濾阻力為58.5 Pa，具有良好的透光率，在空氣過濾領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。

圖4 磁場作用增強(qiáng)駐極體特征的機(jī)制示意圖Fig.4 Schematic diagram of mechanism of enhancement of electret characteristics by magnetic field

雙駐極指將不同駐極方式進(jìn)行復(fù)合，通常為電暈充電與摩擦充電復(fù)合、電暈充電與水摩擦駐極技術(shù)復(fù)合。

靳向煜等將納米SiO顆粒填充改性PTFE纖維與聚酰胺(PA)纖維、聚酯(PET)纖維、PAN纖維、聚氮乙烯(PVC)纖維、聚苯硫醚(PPS)纖維、PE纖維、PP纖維、皮芯型雙組分纖維中的任意一種或多種進(jìn)行混合熱風(fēng)粘合以及電暈充電處理，得到了具有摩擦充電和電暈充電雙重駐極效果的過濾材料?？敌l(wèi)民等將具有雙介電性的聚合物聚苯乙烯和聚丙烯進(jìn)行共混熔噴紡絲和電暈充電，熔噴加工高速剪切過程中的相互摩擦和電暈充電，使過濾材料對亞微米級粉塵顆粒具有了99.9%以上的過濾效率。3M公司眾多的駐極專利中，也大量涉及電暈放電與水駐極復(fù)合充電的方法。

1.4 其他駐極

研究學(xué)者認(rèn)為對駐極體進(jìn)行物理或化學(xué)改性處理，調(diào)整微晶尺寸和結(jié)晶度可顯著提高其電荷穩(wěn)定性。

聚合物的晶體形貌會影響電荷儲存性能，因此，有學(xué)者通過對駐極體進(jìn)行熱處理來改善其電荷貯存性能。Kilic等發(fā)現(xiàn)高溫駐極得到的過濾材料的靜電勢和過濾性能優(yōu)于常溫駐極。Zhang等報告了一種通過熱刺激充電來優(yōu)化材料的晶體結(jié)構(gòu)，使得到電荷陷阱的概率增加。充電過程中由熱刺激引起的重新俘獲電荷現(xiàn)象可以大大增加深電荷與淺電荷的比例，并改善電荷穩(wěn)定性。

改變纖網(wǎng)表面的化學(xué)成分可有效改善電荷穩(wěn)定性。Wang等將非織造PP纖網(wǎng)在F/N混合氣體中氟化，并在高溫烘箱中等溫結(jié)晶，通過電暈充電制備駐極體PP過濾材料。氟化反應(yīng)過程中，氫原子被PP纖維表面的氟原子取代，增大了PP纖維表面粗糙度，且氟化過程結(jié)晶度的增加和等溫結(jié)晶過程中引入的陷阱密度，顯著提高了纖網(wǎng)的電荷穩(wěn)定性。

Roh等通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)對聚苯乙烯(PS)靜電紡纖網(wǎng)(ES)表面進(jìn)行氟化處理，由于潤濕性的降低和強(qiáng)靜電荷的作用，得到的過濾材料對油性氣溶膠的過濾效率顯著提高。

Goldade等提出了一種通過三氯化磷蒸氣提高駐極體電荷穩(wěn)定性的方法，其將低密度聚乙烯(LDPE)通過熔噴制成纖網(wǎng)，引入含磷的納米結(jié)構(gòu)，增加了化學(xué)反應(yīng)過程中形成的電活性中心的表面濃度，從而改善了駐極體的電荷穩(wěn)定性。

2 駐極體材料貯存電荷衰減

熔噴駐極過濾材料長時間放置后存在電荷衰減問題。電荷衰減與3種影響因素有關(guān)：①表面和內(nèi)部的電荷/極化物質(zhì)遷移率；②空氣離子污染；③捕獲的粒子導(dǎo)致電荷的中和及屏蔽。

2.1 電荷遷移

Thakur等研究了電暈充電駐極體的電荷衰減特性以及電暈充電過程中影響駐極體電荷衰減特性的因素，在30 min內(nèi)記錄駐極體的表面電位，將實驗記錄的電荷衰減過程通過曲線歸一化擬合，得到了纖維駐極體的電荷衰減曲線，擬合效果較好的雙指數(shù)電荷衰減公式為

()=e-+e-

式中：()為歸一化表面電位，是任意時刻的表面電位()與=0時刻的表面電位(0)之比；和表示無量綱系數(shù)；和表示指數(shù)，min。

據(jù)此提出了衰減假設(shè)機(jī)制：駐極體中存在2種不同類型的電荷(A、B)。A電荷是駐極體纖網(wǎng)表面離子的沉積，B電荷是纖網(wǎng)內(nèi)離子位移引起的極化電荷。駐極體纖維中的總電荷衰減可以用表面電荷的快衰減和體電荷的慢衰減來解釋。

依據(jù)此假設(shè)，對改變各實驗條件(施加電壓、充電時間和電極之間的距離)得到的電荷衰減曲線進(jìn)行歸一化擬合，得到不同的衰減公式，以此解釋了各實驗條件對電荷衰減的影響。施加電壓減低纖網(wǎng)內(nèi)總電荷量以慢衰減為主，施加電壓增大則快衰減與慢衰減速率同時變化；充電時間與電極距離遞增過程中，快衰減與慢衰減速率過程同步進(jìn)行，快衰減和慢衰減速率先減小至最小值之后逐漸增大。但當(dāng)電極間距離非常大時，此假設(shè)的推論不成立。

2.2 外界環(huán)境對電荷衰減作用

當(dāng)駐極體暴露于水蒸氣、有機(jī)蒸汽或者浸入水、有機(jī)溶劑中時，觀察到電荷衰減、電荷保持能力減弱。學(xué)者們研究了駐極體在液態(tài)有機(jī)溶液(異丙醇、二甲苯、乙醇、丙酮、水)、有機(jī)蒸汽(異丙醇、二甲苯、乙醇、丙酮)和75%高相對濕度環(huán)境下的電荷衰減。大多數(shù)研究人員認(rèn)為聚合物中溶劑滲透導(dǎo)致電荷遷移率增加引起了駐極體電荷數(shù)量的減少，而部分有機(jī)溶劑通常會用作電子清除劑。Jasper等指出，在駐極體表面形成液體膜是放電的原因。Biermann等提出，溶劑和電介質(zhì)表面上的電荷之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致了電荷衰減。Sachinidou等認(rèn)為聚合物和溶劑之間的溶解度、有機(jī)蒸汽的擴(kuò)散系數(shù)和平衡蒸汽濃度是影響表面電位放電的主要因素。

Lee等使用具有不同介電常數(shù)(ε)和潤濕性的聚合物制備了不同的過濾材料，研究了聚合物本身的性質(zhì)對駐極體過濾材料電荷衰減和靜電過濾的影響：潤濕性會影響電荷衰減；高溫會提升電荷能量和電荷轉(zhuǎn)移所需帶隙能量，ε高的材料的電勢和過濾性能更易降低；ε和潤濕性是影響電導(dǎo)率和鏈遷移率的重要參數(shù)，可以用作預(yù)測駐極材料靜電過濾性能中電荷保持能力的依據(jù)。

2.3 抗電荷衰減措施

電暈充電駐極是遠(yuǎn)端放電使熔噴材料表層感應(yīng)帶電，其帶電電荷多為表面電荷，內(nèi)層電荷只占少數(shù)，因此，靜電效果會隨著時間的延長逐漸減弱，特別是在高溫高濕的儲存環(huán)境下及吸附某些灰塵后，靜電作用明顯下降。王沖等以環(huán)氧樹脂為基底材料，分別引入氟、氮元素制備氮氟環(huán)氧樹脂與電氣石熔融共混，得到駐極材料。

水駐極技術(shù)用純水穿透式摩擦，以立體接觸方式帶電完成駐極，再經(jīng)過熱風(fēng)烘淋裝置，去除一部分表面電荷，所留下來的電荷大都為深層體電荷及偶極電荷，具有電荷靜電量飽和、靜電保持率高、靜電衰減周期長，以及在溫濕度較高條件下過濾性能優(yōu)異的特點，適量添加抗老化及電載體母粒，可以制成具有高過濾效率和持久耐老化的駐極體材料。

復(fù)合駐極技術(shù)也在減緩電荷衰減中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用?；陟o電紡絲技術(shù)的靜電復(fù)合駐極技術(shù)具有納米纖維攔截增益作用，納微米纖維交疊分層分布結(jié)構(gòu)可有效提升材料的過濾性能。復(fù)合介質(zhì)中微小顆粒在復(fù)合層中的沉積更加均勻，使得復(fù)合介質(zhì)具有高過濾效率保持能力和低過濾阻力。Tien等發(fā)現(xiàn)效率的下降與每種介質(zhì)的容納能力密切相關(guān)，更高的容量導(dǎo)致更高的效率下降，因此可以預(yù)測，微納米分層結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到分級過濾的效果，一定程度上能夠減緩過濾效率的衰減。電磁復(fù)合駐極方式可以為研究學(xué)者們帶來更多創(chuàng)新性復(fù)合的啟發(fā)。雙駐極技術(shù)可以更簡單便捷地達(dá)到駐極性能增益需求，在生產(chǎn)中運用更為廣泛。陳振樹等提出了一種可抗電荷衰減的電暈駐極設(shè)備及應(yīng)用方法，即將非織造材料進(jìn)行2次電暈駐極，覆蓋大量的體電荷、極化電荷以及表面電荷，大大提供其抗電荷衰減性能。在生產(chǎn)中將非織造材料依次進(jìn)行電暈駐極和水駐極，同樣可以達(dá)到一定的抗電荷衰減性能。

3 結(jié)束語

駐極技術(shù)是制備高效低阻熔噴非織造過濾材料的一種非常實用的關(guān)鍵技術(shù)，受到非織造材料領(lǐng)域中諸多研究者的高度關(guān)注。近年來，駐極技術(shù)在熔噴非織造材料生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，但仍存在不少亟待解決的問題：

①電暈駐極通過高壓靜電場將電荷儲存在熔噴非織造材料表面，具有操作簡單、充電效率高等特點，但是如何通過改善駐極體配方，明晰駐極體儲電機(jī)制、延長儲電時間是未來的研究方向。

②減緩電荷衰減。更多新型駐極技術(shù)逐漸被探索，摩擦充電駐極技術(shù)中水駐極將電荷儲存在非織造材料內(nèi)部，可以有效減緩電荷衰減過程，其應(yīng)用日益成熟，但駐極機(jī)制仍待進(jìn)一步探索。

③復(fù)合增強(qiáng)駐極技術(shù)也是改善電荷衰減的新思路，靜電復(fù)合有效增加了表面電荷和空間電荷的數(shù)量，且其特殊的納米-微米級復(fù)合結(jié)構(gòu)，也可在高精度過濾材料中發(fā)揮至關(guān)重要的作用；電磁復(fù)合技術(shù)成功將電磁感應(yīng)作用引入到熔噴非織造過濾材料中；雙駐極技術(shù)可實現(xiàn)駐極效果的疊加作用，使駐極性能得到進(jìn)一步提升。電磁駐極技術(shù)的材料選擇存在極大的局限性；雙駐極技術(shù)的最優(yōu)復(fù)合方案仍待進(jìn)一步探索。

綜合以上分析，研究駐極機(jī)制、開發(fā)新型駐極體材料和選擇復(fù)合的駐極技術(shù)，可為開發(fā)耐久駐極高效低阻熔噴非織造過濾材料提供理論依據(jù)。