聚丙烯是目前最常用的原料，也是最重要的聚合物纖維原料，我國(guó)有近94％的紡粘布和熔噴布所用的原料都是聚丙烯。根據(jù)美國(guó)統(tǒng)計(jì)，聚丙烯纖維在非織造布方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，己大量取代聚酯和粘膠纖維。在醫(yī)療、衛(wèi)生、保健等領(lǐng)域，聚丙烯非織造布的應(yīng)用量占非織布造總量的50％。
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本文來(lái)自《紡粘和熔噴非織造布手冊(cè)整理》，劉玉軍 主編。轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源
聚丙烯纖維與其他合成纖維有兩大不同：
第一是其吸濕性很低，這就使聚丙烯纖維具有極好的耐污性與幾乎相同的干、濕態(tài)特性；
第二是它擁有所有纖維中最小的密度，這使它在相同重量條件下有更好的覆蓋性。
聚丙烯纖維基本性能如下：
極低的密度（0.91g/cm3）；
低的含水率（小于0.1％，）；
良好的耐化學(xué)性（耐酸、堿、溶劑）；
防霉、防腐、防蛀、抗菌；
良好的隔熱、保溫、絕緣性能；
高剛度、良好的抗拉強(qiáng)度（4.5~7.5 cN/dtex）；
良好的耐疲勞性、耐磨性；
良好的水解穩(wěn)定性；
原液染色性好（可染色譜廣）；
耐溫性為120℃、熔點(diǎn)為165℃；
易再生使用。
聚丙烯纖維的碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)（即缺少任何極性）使其具有高的拒水性，因而可防止極性材料引起的沾染。對(duì)非織造布來(lái)說(shuō)，這一特性也可通過(guò)適當(dāng)?shù)暮笳韥?lái)加以改變，使PP非織造布具有親水性或其他特殊的性能。
聚丙烯熔點(diǎn)很低（165℃），因此纖網(wǎng)適合采用熱軋黏合固結(jié)加工，產(chǎn)品已被廣泛用于衛(wèi)生巾與尿片的包覆材料。
由于聚丙烯纖維的非離子型化學(xué)特性，采用普通的工藝難以染色。因此PP非織造布都是采用熔體染色工藝，即在聚合物切片原料中混入色母粒，進(jìn)行熔體共混紡絲染色。除了產(chǎn)品染色外，還可以在熔體中添加功能母粒，使產(chǎn)品具有特定的功能。一般情況下由光線誘發(fā)（紫外線UV）的降解現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致PP非織造布褪色、發(fā)脆、機(jī)械強(qiáng)力下降等弊病。現(xiàn)在可以采用添加抗老化劑的方法來(lái)減少紫外線對(duì)產(chǎn)品的影響，延長(zhǎng)產(chǎn)品的有效使用時(shí)間。
但要指出，PP非織造布在伽馬射線照射下（這是生產(chǎn)衛(wèi)生材料時(shí)所采取的一種消毒方法）會(huì)分解，釋放出一股氣味，改變顏色，并且發(fā)脆。這是PP非織造布用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域時(shí)要注意的問(wèn)題。
1:聚丙烯的流變性能
在聚丙烯成形加工中，熔體流動(dòng)性能是一個(gè)重要指標(biāo)，一般采用熔體流動(dòng)指數(shù)（MFI)來(lái)表征，MFI值越大，熔體的流動(dòng)性越好。它是指在230℃的熔融狀態(tài)下，在10min時(shí)間內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷（2160g）下，流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)（直徑2.095mm，長(zhǎng)8mm)毛細(xì)管的熔體重量，其單位為g/10min。這是目前企業(yè)常用的測(cè)試方法，通常以此表征原料切片的流動(dòng)特性。熔體流動(dòng)指數(shù)也稱為熔融指數(shù)。
熔融指數(shù)（MFI）的大小與聚丙烯的相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān)，一般等規(guī)聚丙烯的平均相對(duì)分子質(zhì)量在180000、300000之間。相對(duì)分子質(zhì)量越大，MFI值越小。由于樹(shù)脂品種及成形方法的不同，所選用樹(shù)脂的熔融指數(shù)差別較大。
在紡粘法非織造布生產(chǎn)中，由于要連續(xù)進(jìn)行紡絲、牽伸、鋪網(wǎng)，而且要用高速紡絲來(lái)生產(chǎn)細(xì)旦纖維，故所需要的熔融指數(shù)一般要在30、40g/10min。
其他用途或工藝用樹(shù)脂的MFI值與紡粘法紡絲用樹(shù)脂略有差異，如膜裂纖維用樹(shù)脂的MFl值一般要在4~7g/10min;長(zhǎng)、短纖維用樹(shù)脂的MFI值一般要在14～20g/min;細(xì)旦長(zhǎng)絲、高速紡長(zhǎng)絲、煙用過(guò)濾嘴用樹(shù)脂的MFI值一般要在30~40g/10min。
生產(chǎn)熔噴法非織造布要用流動(dòng)特性更好的樹(shù)脂，熔融指數(shù)一般要在400～1500g/10min。一般熔體流動(dòng)速率越高，熔體的黏度越低，就更易于牽伸成更細(xì)的纖維，單纖維的強(qiáng)度會(huì)較小。如果需要強(qiáng)度較高的纖維，就要選使用熔體流動(dòng)速率較低的樹(shù)脂。
由于影響非織造布強(qiáng)度的主要因素是纖維的粗細(xì)、纖網(wǎng)的均勻度及固結(jié)條件等。所以，樹(shù)脂的流動(dòng)速率對(duì)非織造布的強(qiáng)度有一定的影響，但影響并不是太大。
熔體在毛細(xì)孔流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的法向應(yīng)力差使取向的分子在出口處產(chǎn)生一種脹大的傾向。這種脹大效應(yīng)依賴于毛細(xì)孔的尺寸，尤其是細(xì)孔的長(zhǎng)徑比（L/D），它隨著(L/D)值的增加以及毛細(xì)孔平均剪切速率梯度的降低而降低；而隨著熔體溫度的降低，使松弛效應(yīng)減慢和黏性阻尼增加，致使擠出脹大效應(yīng)變得顯著。聚丙烯柔軟的分子鏈結(jié)構(gòu)，使其在加工成形過(guò)程中對(duì)這種出口脹大行為不能忽視。這是設(shè)計(jì)噴絲板的孔間距離、噴絲孔的長(zhǎng)徑比時(shí)要考慮的因素。
2: 聚丙烯的可紡性
可紡性是衡量高聚物原料紡制成細(xì)纖維的難易程度的一個(gè)重要應(yīng)用特性，是指其熔體在噴絲孔噴出以后，熔體細(xì)流形成具有一定物理機(jī)械性能的連續(xù)纖維的特性。高聚物原料與可紡性相關(guān)的特性主要分為物理特性與化學(xué)特性兩大類。
原料的物理特性主要是指熔點(diǎn)、軟化點(diǎn)、玻璃化溫度，剪切黏度、拉伸黏度，結(jié)晶度，水分含量、雜質(zhì)含量等。
原料的化學(xué)特性主要是指分子結(jié)構(gòu)、分子量、分子量分布、穩(wěn)定性等。聚合物原料的物理特性及化學(xué)特性對(duì)熔體的可紡性有重要影響，以PP為例，要求其分子結(jié)構(gòu)為等規(guī)型，分子量較小、有合適的熔融指數(shù)（紡粘法與熔噴法各不相同），分子量分布寬度小于4，聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量分布取決于催化劑種類及聚合工藝條件。水分含量小于500mkg、雜質(zhì)含量小于250m/kg等。
聚合物的可紡性不良時(shí)，其表現(xiàn)為：紡絲熔體溫度波動(dòng)，熔體壓力偏高，有熔體滴落，無(wú)法經(jīng)受高速牽伸、容易出現(xiàn)斷絲，易降解、單體多、煙霧大，過(guò)濾網(wǎng)、噴絲板使用周期短，容易產(chǎn)生停機(jī)故障等。
聚丙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-35～10℃，根據(jù)不同的樣品純度、測(cè)試方法和條件而不同。聚丙烯的熔點(diǎn)與等規(guī)度有關(guān)。一般聚丙烯的熔點(diǎn)為164～170℃，純凈等規(guī)聚丙烯熔點(diǎn)為176℃，紡絲溫度需控制在熔點(diǎn)以上。具體的熔體溫度與原料MFI,紡絲工藝及機(jī)型有關(guān)，同一種原料，在不同的機(jī)型上使用，熔體的溫度可相差幾十度。在紡絲成形過(guò)程中，隨聚丙烯MFI值的增大，相對(duì)分子質(zhì)量減小，紡絲溫度應(yīng)相應(yīng)降低。
需要指出的是：由于聚丙烯有較高的熔體黏度，若在較低的紡絲溫度下，很容易導(dǎo)致取向和結(jié)晶同時(shí)發(fā)生，并形成高度有序的單斜晶體結(jié)構(gòu)；相反，在較高的紡絲溫度下，由于在結(jié)晶發(fā)生前具有較大的流動(dòng)性，初生纖維的預(yù)取向度低，且形成不穩(wěn)定的蝶狀液品結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)較高倍數(shù)的拉伸，從而獲得高強(qiáng)度纖維。
近年來(lái)，由于茂金屬催化劑的發(fā)展，以茂金屬催化均相聚合等規(guī)聚丙烯的生產(chǎn)及應(yīng)用，可以制備相對(duì)分子質(zhì)量分布更狹窄、均化性提高的聚合物。茂金屬催化聚丙烯有優(yōu)異的流變性能，可以在正常的紡絲溫度下有較大的流動(dòng)速率，能降低紡絲壓力、并擠出更細(xì)絲條，可比用普通的原料紡出單絲纖度更小的纖維，及定量值更低的非織造布。茂金屬催化聚合物原料在提高產(chǎn)品的均勻度與覆蓋能力、改善手感、節(jié)約能源等方面有良好的效果，是目前生產(chǎn)細(xì)旦纖維的重要原料。下表所示為茂金屬聚丙烯與常規(guī)聚丙烯性能的比較。
由于茂金屬絡(luò)合物催化劑可以使聚丙烯的熔點(diǎn)在130～170℃之間調(diào)節(jié)，比常規(guī)聚丙烯大約低15℃，從而在聚合過(guò)程中可使聚合物易于同熔點(diǎn)更低的基質(zhì)如聚丙烯共聚物、聚乙烯等分層。同時(shí)可以減少殘?jiān)什⑻岣呱a(chǎn)率，在反復(fù)擠壓過(guò)程中顯示出極好的抗氧化斷裂性。
3：紡粘法及熔噴法聚丙烯切片原料要求
在聚丙烯紡絲過(guò)程中，常常會(huì)用到不同牌號(hào)的原料，其可紡性會(huì)有較大的差異，如噴絲組件使用周期的長(zhǎng)短、斷絲的產(chǎn)生率、纖維的均勻性等都不同。這往往是由于樹(shù)脂中含有雜質(zhì)等原因所致。
樹(shù)脂中的雜質(zhì)可以分為無(wú)機(jī)雜質(zhì)和有機(jī)雜質(zhì)兩種，其中無(wú)機(jī)雜質(zhì)包括外來(lái)雜質(zhì)和樹(shù)脂內(nèi)雜質(zhì)，前者來(lái)自樹(shù)脂切片生產(chǎn)環(huán)境、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用時(shí)帶入的雜質(zhì)；后者主要來(lái)自催化劑和各類助劑，如色母粒、阻燃母粒等。無(wú)機(jī)雜質(zhì)含有鈦、鋁、硅、鐵、鈉等，有人認(rèn)為鈉是影響過(guò)濾性能的主要成分。
有機(jī)雜質(zhì)可能是一些分子量極高（超過(guò)100萬(wàn)）的和支化的齊聚高熔點(diǎn)異物，這同樹(shù)脂指標(biāo)上的晶點(diǎn)、魚(yú)眼或凝膠粒子有關(guān)。在熔紡過(guò)程中，這些雜質(zhì)中一小部分粒徑較大的雜質(zhì)被過(guò)濾介質(zhì)濾去，而一部分粒徑較小的雜質(zhì)可通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)的空隙而殘留在初生纖維中。
過(guò)高的雜質(zhì)含量容易導(dǎo)致紡絲組件內(nèi)過(guò)濾網(wǎng)堵塞，熔體壓力升高過(guò)快，尤其是當(dāng)灰分高、凝膠粒子大而多時(shí)，這種情況更為嚴(yán)重。因而常要頻繁更換熔體過(guò)濾器的濾網(wǎng)，否則易引起熔體壓力波動(dòng)、熔體泄漏、擊穿濾網(wǎng)、組件的使用周期縮短。因此，聚丙烯切片中雜質(zhì)含量應(yīng)該限制在0.025以內(nèi)，以保證紡絲過(guò)程的連續(xù)進(jìn)行。
由于聚丙烯分子內(nèi)不含親水性基團(tuán)，且水解速度慢，因而對(duì)切片水分含量要求不高，只要求它不影響可紡性和在成形中不產(chǎn)生氣泡即可。但由于紡粘法工藝的紡絲速度快，故要求切片中水分含量要低一些，一般在0.05％以內(nèi)。
紡粘法及熔噴法常用聚丙烯切片
熔體紡絲成網(wǎng)生產(chǎn)線使用的聚丙烯切片原料為紡絲級(jí)聚丙烯（PP)切片，其具體性能如下。
（1）熔融指數(shù)（MFI)：紡粘法用25~40g／10min，熔噴法用400～1500g/10min。
（2）相對(duì)分子質(zhì)量分布寬度（Mw/Mn）：< 4 ~ 5。
（3）熔點(diǎn)：164~170℃（純等規(guī)聚丙烯的熔點(diǎn)為176℃）。
（4）密度：0.91g/cm3。
（5）等規(guī)度：不低于96％。
（6）灰分：不高于0.025％（重量）。
（7）含濕量：不高于0.05％（重量）。
（8）外觀光滑，粒度均勻，無(wú)連粒現(xiàn)象。
4：原料的選用
生產(chǎn)線所用的原料與產(chǎn)品的市場(chǎng)定位，產(chǎn)品的用途有關(guān)。生產(chǎn)低端市場(chǎng)的產(chǎn)品時(shí)，由于產(chǎn)品對(duì)原料的要求不高，為了降低生產(chǎn)成本，可選用較次的原料。反之亦然。
大部分紡粘法非織造布生產(chǎn)線所使用的原料形態(tài)為粒狀的聚丙烯（PP）切片，但也有相當(dāng)部分的小型生產(chǎn)線使用粉狀的PP原料，還有部分生產(chǎn)線使用回收的聚丙烯原料。除了粒狀原料外，熔噴法非織造布生產(chǎn)線還可能使用球粒狀原料。
切片的價(jià)格直接與其MFI值的大小相關(guān)，一般是MFl值越大，價(jià)格越高。因此要綜合考慮所用的生產(chǎn)工藝、設(shè)備特性、產(chǎn)品的用途、產(chǎn)品銷售價(jià)格、生產(chǎn)成本等因素來(lái)選擇使用的原料。