UV固化涂料用于聚丙烯無紡布親水改性的研究.pdf

1、聚丙烯(PP)無紡布具有良好的透氣性、極低的回潮率、耐磨損、耐酸堿、產(chǎn)量大、成本低和強(qiáng)力高等優(yōu)點(diǎn)，可作為過濾材料應(yīng)用于水處理領(lǐng)域。然而聚丙烯分子沒有任何親水基團(tuán)，PP纖維截面為圓形且表面缺少微孔的特點(diǎn)，導(dǎo)致聚丙烯無紡布具有極強(qiáng)的惰性和疏水性，使其在水處理過程中極易經(jīng)受污染，造成聚丙烯無紡布的通量降低以及分離能力下降等問題，限制了其在水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用。所以，提高聚丙烯無紡布的親水性是其在水處理領(lǐng)域中被推廣的重要途徑之一。
　　本文

2、采用紫外光固化的方法，將紫外光親水涂料固化到PP無紡布表面及孔隙壁上，提高其親水性能。本文將紫外光固化親水涂料，成分包括反應(yīng)性低聚物（改性丙烯酸樹脂）、親水單體(甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯(PEG(400)DA)或者三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA))、光引發(fā)劑(1-羥基環(huán)己基苯甲酮(184))和溶劑（己酸乙酯），經(jīng)紫外光照射，在聚丙烯無紡布上固化，形成親水膜，提高聚丙烯無紡布的親水性。采用場發(fā)射掃描電

3、子顯微鏡、傅里葉紅外變換光譜儀、X射線光電子能譜儀、壓汞儀、接觸角測試儀以及自制水通量測試儀等對改性前后的PP無紡布結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成以及性能等進(jìn)行表征。
　　具體研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　1)采用單官能團(tuán)親水單體HEMA和丙烯酸樹脂在PP無紡布表面固化交聯(lián)形成親水層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化得出PP無紡布親水改性適宜條件為，丙烯酸樹脂、HEMA和184質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為7％，13％和1％，乙酸乙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為79％;改性后的PP無

4、紡布纖維略有加粗;改性PP無紡布膜表面引入了親水基團(tuán)-OH和-COO-，由原表面接觸角126.47°降為改性后的59.86°，水通量為35442L/(m2·h);5次水洗后，改性后的PP無紡布具有優(yōu)良的親水持久性;采用親水改性的PP無紡布對泥漿水進(jìn)行過濾處理，周期內(nèi)水通量初始值略有降低，具有較好的抗污染性能;酸堿溶液浸泡處理后，改性后的PP無紡布表面接觸角略有升高，具有良好的耐酸堿性能。
　　2)采用二官能團(tuán)親水單體PEG(400

5、)DA和丙烯酸樹脂，在紫外光照射下在PP無紡布表面形成三維網(wǎng)狀親水層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)優(yōu)化后得到最佳親水改性劑成分配比為，丙烯酸樹脂、PEG(400)DA和184質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為7％，13％和1％，乙酸乙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為79％;改性后PP無紡布纖維略有變粗;改性PP無紡布表面引入了大量的親水基團(tuán)-C-O-C和-COO-，由原無紡布的表面接觸角126.47°降到親水改性后的51.93°，水通量增加為36274.13L/(m2·h);經(jīng)過5次水

6、洗后，周期內(nèi)水通量初始值幾乎相同，親水穩(wěn)定性良好;改性后的PP無紡布對泥沙混合廢水進(jìn)行過濾，周期初始值呈略微下降趨勢，說明具有良好的抗污染性能;經(jīng)過酸堿溶液浸泡實(shí)驗(yàn)后，接觸角基本保持不變，說明改性PP無紡布耐酸堿性能優(yōu)良。
　　3)采用三官能團(tuán)親水單體TMPTA和丙烯酸樹脂，用紫外光固化技術(shù)，使其在PP無紡布表面固化交聯(lián)，提高其親水性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:丙烯酸樹脂、PEG(400)DA和184質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為7％，13％和1％，乙酸乙

7、酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為79％為親水改性劑的適宜配比，對PP無紡布親水改性效果達(dá)到最優(yōu);親水改性后的PP無紡布，纖維變粗;改性后的PP無紡布表面引入了大量的-COO-親水基團(tuán)，使PP無紡布親水性能提高，接觸角由126.47°降到54.43°，水通量增加為35163.96L/(m2·h);經(jīng)過5次水洗測試后，改性PP無紡布水通量基本保持不變，具有良好的親水持久性;改性PP無紡布過濾泥沙混合廢水，水通量周期初始值基本保持不變，抗污染性能良好;采用酸堿溶