由于熔喷技术生产的纤维很细，同时熔喷法非织造材料比表面积大、孔隙小而孔隙率大，具有过滤阻力小、过滤效率高、体积小、重量轻、柔软、手感好、可折性好、纤维能自身缠结黏合等优点，在许多方面优于传统纺织品。此外，它还具有较好的屏蔽性、绝热性和吸油性等。所以，熔喷法非织造材料广泛应用于过滤材料、吸油材料、吸声材料、医卫防护以及电池隔膜等领域。
 

 

1 过滤与防护材料
 

        一般认为，纤维过滤材料对固体颗粒物的过滤是 5种机理共同作用的结果，包括惯性沉积、直接捕获、重力效应、扩散效应和静电吸附作用。熔喷法非织造材料具有纤维细、结构蓬松、孔隙多而孔隙尺寸小的优点，特别是通过静电驻极处理后可使产品的静电吸附性能得到极大提升，是当前性能最为优异的高效低阻过滤材熔喷非织造材料应用进展料。
 

        Yao等以PP熔喷非织造材料为研究对象，采用电晕充电技术对其进行驻极处理，考察了驻极电压、驻极时间、充电距离和环境湿度等工艺参数对该材料驻极性能的影响。结果表明：材料表面静电电荷随着驻极电压和驻极时间的增加明显增多，但是过高的驻极电压将会引起材料局部出现击穿放电现象，过长的驻极时间也会引起表面电荷密度达到饱和状态；充电距离和环境湿度增加时，电极间空气分布体积和水分子数量加大，一部分电场粒子损失，材料表面静电电荷将会减少。此外，驻极电压对驻极效果影响最为明显，环境湿度对驻极电荷稳定性具有显著影响。Asano等对驻极熔喷非织造材料驻极电荷的衰退机理和结晶度以及取向度对驻极电荷衰减时间的影响也进行了相关研究。
 

        Xiao等深入研究了驻极熔喷PP空气过滤材料对不同颗粒物过滤效率的变化规律，采用离子型（KCL）和极性非离子型（DEHS，二乙基己醇癸二酸酯）气溶胶为过滤层对象，全面探究了气溶胶粒子粒径、电荷特性以及流动特性对驻极熔喷PP空气过滤材料过滤性能的影响。结果表明，熔喷PP驻极体空气过滤材料对不同气溶胶的过滤性能取决于静电效应、惯性效应和扩散效应对气溶胶粒子的捕获能力。KCL型过滤机理以静电效应为主，DEHS型以惯性效应和扩散效应为主。因此，驻极熔喷PP空气过滤材料捕获KCL粒子能力明显优于DEHS。
 

        Zhou以PP驻极熔喷超细纤维滤料（克重12.28 g/m 2 ，厚度0.19 mm）为原料，采用外置式驻极处理工艺制备了医用防护口罩过滤层。结果显示，该滤层具有较高的透气性能和过滤性能，可以有效地降低流感病毒感染扩散。同时，对于抑制和杀灭有害微生物发挥了重要作用。Chen等使用双氧水、苯酚、戊二醛、含氯消毒剂、硼酸、甲醛、过氧乙酸和消毒酒精等医用消毒剂浸泡医用防护口罩过滤层，对驻极熔喷PP过滤材料的电荷稳定性以及过滤效率的变化规律进行了进一步探究。测试结果表明：其所具有的高效、低阻、灭菌性能均无明显变化，这为驻极熔喷PP过滤材料用于医用防护口罩提供了可靠的科学依据。Emilia等通过在纤维形成区域直接注入添加剂（杀菌剂或高吸水性树脂）和采用静电驻极工艺对熔喷非织造材料进行改性从而提高个人防护用品的功能特性，比如个人防护鞋垫和空气净化面罩等。经过测试表征，杀菌剂活性物质可以有效地抑制微生物（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、烟曲霉和须毛癣菌等）的生长。其中，高分子聚碳酸酯具有高强度和高亲水性，确保了极好的机械特性和汗液渗透传输。
 

        Li等为了改善驻极体材料稳定性能，提出将受阻胺类光稳定剂（CB944）添加到PP驻极熔喷过滤材料中，从而延缓驻极体材料表面电荷衰减。研究发现，与普通PP熔喷驻极材料相比，CB944的加入大大改善了材料的驻极效果，其表面电荷稳定性和过滤效率均能长期维持在一个相对较高水平。Xiao等也尝试使用添加剂硬脂酸盐和改性松脂来提高驻极熔喷PP过滤材料的电荷稳定性以及过滤效率。Cai等对纳米二氧化硅粉末驻极体进行表面改性处理，采用工业级别熔喷生产线与PLA混合制备出纳米 SiO 2 驻极体/PLA复合熔喷非织造材料，与单组分PLA熔喷非织造材料相比，其具有更加优异的生物可降解性能。此外，过滤效率也显著提高，当SiO 2 质量分数约为0.75%时，该复合材料过滤效率可达99.69%。本研究团队以PP熔喷非织造材料为基体，通过添加纳米电气石，采用电晕放电法制备出纳米电气石/PP复合驻极熔喷非织造材料。测试结果表明，该非织造材料结构松软，表面电荷密度显著增加。此外，当纳米电气石质量分数为6%左右，该复合产品过滤阻力不到10 Pa时，过滤效率达95%以上。
 

        在液体过滤方面，WU等以商业PP熔喷滤芯为基体，丙烯酰胺为单体，二苯甲酮为引发剂，采用紫外光辐射动力学方法制备了聚丙烯酰胺接枝改性PP熔喷非织造材料。应用衰减全反射傅立叶红外光谱和扫描电子显微镜证实了聚丙烯酰胺分子链成功接枝到PP熔喷纤维表面，利用X射线能量色散谱对纤维中元素含量进行表征，结果表明PP熔喷滤芯内部聚合量高于外部。另外，引发剂浓度、单体浓度和反应温度等是获取较高接枝率的关键，当二苯甲酮浓度为0.06 mol/L、丙烯酰胺浓度为2 mol/L、辐射时间为80 min、反应温度为60 ℃时，体系接枝率达到2.6%。与此同时，相对水通量随滤芯亲水性和孔径变化而变化，其六味地黄丸水提取液通量恢复率研究表明，改性滤芯显示较大的通量恢复，清洗后其通量恢复率可达到70%左右。Liu等使用PP熔喷过滤材料对回用水进行净化处理，分析了处理前后水样中COD Cr 、SS、NH 3 -N 含量变化以及浑浊度去除效果。结果表明：该过滤材料极大地减小了COD Cr 、SS 以及NH 3 –N数值，浑浊程度明显得到改善，具有显著的净化能力。此外，如果采用聚合氯化铝（PAC）对回用水进行预处理，聚合氯化铝离子会诱导水样中微粒和有机化合物发生絮凝以及沉淀现象，这样更加有利于该过滤材料三维网状结构对COD Cr 、SS、NH 3 -N和浑浊颗粒等进行拦截和捕获。
 

 

2 保暖材料
 

        熔喷超细纤维的平均直径在0.5 ～ 5 μm之间，比表面积大，结构孔径小，其内部储藏有大量的空气，能够有效阻止热量散失，具有极好的保温绝热性，手感柔软，质轻，抗风性和透气性较好，被广泛用于服装和各种保暖材料中。不过，目前市场上绝大多数熔喷非织造保暖材料由单一纤维制备，其透气性、耐久性和保暖性能均可以进行一定程度的改善。在此理论基础上，本课题组尝试将PET短纤维添加到PP熔喷超细纤维中制备出混合型熔喷保暖材料。测试结果表明，与传统熔喷保温材料相比，PP/PET混合型熔喷保温材料的透气性和保温性均显著提高，当PET纤维含量为50%时，其保温率最大可达62.47%，较一般保暖材料提高5% ～ 8%。
 

        此外，熔喷法非织造材料与相同重量的服装保温材料相比表现出优异的蓄热保温效果。因此，近些年来国内外科学工作者对使用熔喷工艺制备的保暖絮片进行了大量的研究。现有研究报道中，Chou等介绍了PLA/PAE双组分熔喷非织造材料的制备研制过程，并对所制PLA/PAE仿鹅绒高效保暖材料进行SEM表征，对细度、接触角以及保温透气性能等进行测试分析，结果表明：当PAE质量分数约为10%时，其可以很好地分布于聚合物PLA中，采用此配比的双组分熔喷非织造保暖材料，其纤维直径小、孔径小、孔隙率高、表面活性能大，此结构有利于产生明显的毛细效应并减少纤维表面和内部空气的渗透，极大提高了保暖材料的吸湿透气性能和保温效果，其手感柔软度也得到非常好的改善。本研究团队考察了纳米电气石/PP复合熔喷非织造材料的远红外发射性能。结果表明，加入纳米电气石之后，产品的远红外发射率大幅提升，改善了产品的蓄热和保温性能。
 

 

3 吸油材料
 

        目前，在熔喷非织造吸油材料中，由于PP密度小、几乎不吸水、亲油性好、也不溶于强酸强碱且吸附性强等优点，因此被广泛应用于环保工程、油水分离工程以及海洋石油泄漏等领域。在此理论基础上，Guo等为了改善PP熔喷吸油材料的吸附性能，使用低温等离子体对其进行改性处理，并通过在PP分子链上接枝亲油性甲基丙烯酸丁酯（BMA）成功制备出新型吸油材料PP-G-BMA。她们以甲苯作为吸附对象，测试了改性PP熔喷吸油材料的吸附性能。结果表明：改性过后，接枝率直接影响改性PP吸油材料的吸油率和保油率。
 

        近些年来，科研人员对新型高性能吸油材料的应用研究非常重视，开展了大量的工作。Li等按照一定比例将甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸β羟乙酯、苯乙烯等 3 种单体进行混合，采用悬浮聚合技术制备出共聚甲基丙烯酸酯聚合物高吸油树脂。在此基础上，他们将高吸油树脂和PP以合适的比例进行复合造粒并采用熔喷工艺成功制备出复合吸油产品，其具有保油率高、吸水率低、吸油倍率好、生产工艺简单等诸多优点。Wang等利用化学接枝改性PP熔喷非织造材料制备出LMA-g-MBPP吸油材料，其吸油率和重复使用性能均有所提高。Huang等提出采用改进的熔喷工艺制备了具有结构蓬松、吸油速率快、吸油倍率高等特点的PLA熔喷超细纤维吸油材料，加之PLA具有优异的生物降解性，废弃后一年内能被土壤中的微生物完全降解，生成二氧化碳和水，不会造成环境污染。Guo等探究了PP熔喷非织造材料生产工艺及其结构对其吸附苯-甲苯-二甲苯（BTX）性能的影响。结果表明：当纤维直径减小或孔隙率增加时，非织造材料对BTX的吸附能力增加，并且不同纤维直径或孔隙率的PP熔喷非织造材料也都表现出优异的吸附速率，其平衡时间约为10 s，这主要是由于这些非织造材料具有大的比表面积和高的孔隙率。
 

 

4 电池隔膜
 

        随着蓄电池工业的发展，对隔膜材料的电性能、化学性能和机械性能的要求越来越高。PP材料具有优良的耐酸碱性能，越来越受到电池行业的青睐。PP熔喷法隔膜材料具有孔径小、孔隙率大、电阻小以及产品变化多样的特点，在我国迅速得到推广应用。Tian等制备了一种梳理纤维网/熔喷非织布/梳理纤维网（CMC）复合非织造材料，对该材料的孔径、机械强度、电解质吸收和保持能力以及化学稳定性和电解电阻等进行了研究，并将其与磺化后处理的商业隔膜进行了比较。结果表明：CMC复合材料具有优异的化学稳定性和长期的电池性能，可以用来代替作为镍氢电池隔膜的传统湿法非织造材料。Wang等将以丙酮和SiO 2 纳米粒子为原材料的混合物涂覆于熔喷布作为锂离子电池隔膜，并将隔膜组装成电池。研究发现：薄性熔喷非织造布更适合用于电池隔膜；当使用克重为154.2 g/m 2 的厚性熔喷非织造材料时，虽然电池可以测试出一定的比容量，且电池隔膜强力得到显著性提高，但电池能量密度十分低。与此同时，他们使用不同原材料的熔喷非织造材料作为电池隔膜的基材（PP和PBT），其电池的电化学性能出现明显差异，孔径较大的PBT熔喷非织造材料在三者中显示出最大的放电比容量。并且他们研究了不同含量SiO 2 涂覆的电池隔膜的性能。研究发现：使用含量为6%的SiO 2 涂覆的隔膜组装的电池的初始放电比容量明显高于8%的商业隔膜电池。这主要归因于：使用此种涂覆性的隔膜拥有更高的吸液性、良好的润湿性和优异的热稳定性。
 

        此外，本课题组为了提高熔喷PP非织造材料的润湿性，运用电子束诱导辐照的方法将聚丙烯酸接枝到PP非织造材料上。通过XPS、FTIR、SEM等手段研究了预辐照剂量、单体浓度、浴比、反应时间以及温度和接枝率之间的关系。研究表明：接枝后试样保水量、吸附速率和K + 交换量均有显著提升，很好地改善了熔喷PP非织造材料的润湿性。
 

 

5 吸音材料
 

        熔喷非织造材料具有三维网状结构，是极具代表性的多孔材料，纤维超细、工艺简单、成本低、质量轻等特点，因此在吸声领域表现出巨大的潜力。Ding等以三维卷曲PET短纤维和PP切片为原料，采用分散复合熔喷技术制备了PET/PP吸音材料，具有工艺简单、重量轻、成本低、可回收利用、吸声性能优异等特点，尤其是在在高频波段范围内具有明显的降噪效果，克服了传统吸声材料在高频处吸声性能欠佳的缺陷。文中针对材料厚度、材料克重及纤维结构等对吸声性能的影响进行了测试分析。结果表明：随着材料厚度增加，声波间碰撞次数增多，引起纤维孔隙中空气振动频率加快，因而声波能量损失，吸声系数提高。而样品克重和纤维平均直径，其变化对吸声性能的影响并不明显，但是适当增加克重或减小纤维直径，吸收因数也会有所增加，但幅度较小。并且作者将其吸声性能与羽毛/PP非织造材料、车用废纺毡吸音材料和Thinsulate系列车用降噪材料的吸声性能也作了定性比较，其吸音效果比较显著，值得进一步研究开发。
 

        Lee等将PP/PET双组分熔喷非织造材料应用于吸声材料的设计，该吸声材料采用了 3 层复合结构，以超细纤维（0.5 ～ 3 μm，80%）和高模量中空纤维（30 μm，20%）熔喷非织造材料作为表层，以纤维直径分布于15 ～ 30μm和 3 ～ 10 μm的熔喷非织造材料分别作为中间层和底层。作者采用驻波管探究了纤网重量、厚度以及气体渗透性对材料吸声性能的影响。结果表明：随着纤网重量和厚度的增加，吸声系数变大，当气体渗透性减小时，吸声系数有所提高，在声波频率为1 000 ～ 5 000 Hz时，PP/PET双组分熔喷吸声材料表现出优异的吸声性能。Shi等以熔喷非织造材料（两侧）和玻璃纤维布（中间层）为原料，通过PA丝网状热熔胶将其复合制成吸声材料，作者就声波频率和材料层数（厚度）等因素和吸声性能的关系进行了较全面的研究。结果表明：当声波频率低于1 000 Hz时，该材料吸声系数较小，随着声波频率的增加，吸声系数曲线呈现先上升后变平缓或有所下降趋势。此外，在一定范围内，材料层数增加时，材料的中、低频段吸声性能有较大的提高，吸声系数的峰值向中、低频段移动。
 

 

6 其它
 

        综上，熔喷非织造材料在过滤、保暖、吸油、吸音以及电池隔膜等领域得到了广泛应用。但近年来，随着中国人口老龄化、环境污染等问题日益凸显，医疗、卫生等领域的需求日趋增长，带动了医卫防护非织造材料的发展，由于熔喷非织造材料的优异性能，已成为21世纪国内外非织造材料市场的开发热点。Erben等结合熔喷工艺与静电纺丝在制备纤维过程中添加矿物羟磷灰石粉末，将其作为人体骨组织工程支架。该支架具有足够的表面活性和多孔微观孔隙结构，有利于细胞的生长、黏附和增殖，可作为生物工程应用中的骨组织替代物。随着后加工技术的不断开发，熔喷法非织造材料的应用领域将更加广泛。