熔喷非织造吸油材料的发展研究*

王彩英　邵鹏洋　杨正娟

西安工程大学纺织与材料学院，陕西 西安 710048



熔喷非织造吸油材料的发展研究*

王彩英邵鹏洋杨正娟

西安工程大学纺织与材料学院，陕西 西安 710048

摘要：对熔喷非织造吸油材料的优势，以及近年来国内外的研发状况进行简要概述，介绍常见吸油材料的应用形式，指出熔喷非织造吸油材料的发展趋势。

关键词：熔喷非织造吸油材料， 发展， 研究

1非织造吸油材料优势

在全球经济迅速发展、工业化进程不断加快的现代生活中，人们对石油的需求量日益增加，这在一定程度上使得溢油事件发生的概率有所增加。其中，水体油污染不仅会影响环境，还会间接影响食物链的循环，破坏生态平衡，威胁人类健康。目前，解决水体油污染的方法主要有化学法和物理法两种[1]。

非织造吸油材料主要利用物理吸附的原理回收泄漏的油品。其结构疏松，内部呈网状，孔隙率较高，不仅吸油量大，而且保油率也优于普通吸油材料。此外，吸收的油品可在挤出后回收再利用，被挤压过的非织造吸油材料自身还可重复利用[2]，这不仅降低了使用成本，还降低了回收成本。且随着非织造吸油材料在各领域的广泛使用，其他优势也将不断被发掘。

2熔喷非织造吸油材料的研发现状

非织造吸油材料可由针刺、缝编、熔喷等工艺制成，其中又以熔喷法最为常见。

熔喷非织造吸油材料多以聚丙烯切片为原料。切片经螺杆挤压机熔融挤出，形成熔体细流；接着，细流受高温(310～374 ℃)高速气流喷吹或其他如离心力、静电力等拉伸，形成细长纤维；然后，纤维被均匀地收集于成网滚筒或成网帘上，形成纤网；最后，纤网经自黏合或热黏合加固，形成熔喷非织造吸油材料。

聚丙烯熔喷非织造吸油材料具有孔隙率高、比表面积大、质量轻、形式多样、使用方便、使用寿命长、化学结构稳定、耐酸碱腐蚀、易储存等特点，将其用于石油回收，高效无污染。此外，聚丙烯熔喷非织造吸油材料的吸油选择性较广，可用于部分高黏度、高密度的原油处理[3]。

2.1国内研发状况

20世纪90年代初，由北京化工研究院、中国纺织大学、北京超纶公司等共同努力研制的熔喷设备投入生产，所得产品当时主要用于电池隔板、过滤材料、吸油材料等。

近年，国内学者在制备新型高性能吸油材料方面展开了大量的研究工作。石艳锦等[4]利用化学接枝法制备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喷非织造材料，其表面因接枝改性出现了分布均匀的凹凸现象，材料变得较粗糙，且试验发现其吸附性能和保油率均得到提高。裴玉起等[5]使用紫外辐射诱导接枝技术，将丙烯酸丁酯(BA)单体接枝到聚丙烯(PP)熔喷非织造材料基体表面，制备出新型吸油材料PP-g-BA，其具有吸附速度快、吸油倍率高、重复使用性能好、生产方法简单等多种优点。此外，复合法熔喷非织造技术也为生产新型熔喷非织造吸油材料提供了技术支持。

目前，我国熔喷法非织造技术正处于迅速成熟阶段。

2.2国外研发状况

20世纪50年代，美国海军研究所在研究气流喷射纺丝过程中纺得一种超细纤维，并将其制成了非织造材料。20世纪70年代，部分美国公司将这一技术引入工厂，使得熔喷法非织造材料迅速发展起来。

德国莱芬豪斯公司利用双组分纺丝技术制备出双组分熔喷非织造吸油材料，产品性能较常规熔喷非织造材料更为优秀。美国Hills公司和Nordson公司较早便研制出皮芯型、并列型、三角形等双组分熔喷非织造材料。美国Biax Fiberfilm公司研制的聚丙烯熔喷非织造材料具有良好的吸附性能和过滤性能，其纤维直径小于1 μm[6]。美国Exxon公司开发的茂金属基非织造吸油材料具有优良的吸附性，可加工成各种形式的产品，如吸油垫、吸油卷等，用于油品污染处理。但近年，很多公司都已突破Exxon技术，开始向更细的纳米方向发展。

3熔喷非织造吸油材料的优化

3.1共混或共聚改性

以聚丙烯熔喷非织造吸油材料为例：原料除聚丙烯外，还会涉及其他一些新型原料，如聚乳酸、聚氨酯、丙烯酸酯类等，它们之间通过共混或共聚改性，使熔喷非织造吸油材料结构得到优化。

3.2复合工艺

以皮芯复合结构的熔喷非织造吸油材料为例：皮层具有较高的亲油疏水性，油类易进入内部芯层，加之皮层材料具有特殊的性能，被吸附的油品不易溢出；芯层材料具有较高的吸油倍率。这种复合结构的熔喷非织造吸油材料既具有较高的吸油倍率，又具有较强的保油率[7]。

此外，随着新型加工技术的积极应用与推广，如纺黏法和熔喷法相结合制成厚型SMS吸油非织造材料，所得产品吸油率更高、疏水性更强、纵横向强力优秀、耐磨性优异。

4熔喷非织造吸油材料常见应用形式

4.1吸油垫

由复合成型技术制成的吸油垫(图1)，其耐磨性和强度都因高热压合而大大增加，抗撕裂性强，且不易分层，适用于陆地和水面吸油，重复利用率较高。

图1　吸油垫

4.2吸油毡

由熔喷法加工的聚丙烯非织造吸油毡(图2)，吸油倍率高、吸油后不变形、易打捞、阻燃、无粉尘、无贮藏时间限制，适用于较大范围到零星小范围的漏油。

图2　吸油毡

4.3吸油卷

松软富有弹性的吸油卷(图3)可一次成形，其吸收面积大、速度快，需要时可大面积进行快速铺设，适用于陆地、海洋发生较大溢油事故时的紧急处理，还可用于擦拭汽车及机械设备上的油污。

图3　吸油卷

4.3吸油索(条)

吸油索(条)呈长条状，外层由网套拢住，内部由超细吸油絮片、纤维混合组成，两端配有金属钩用于相互之间的连接，可防止小面积油污扩散，适用于处理、拦截、预防任何可能出现的油液泄露，也可用于清理生产车间机器周围泄露的油液[8]。

4.4吸油枕

吸油枕多为聚烯烃类高分子超细纤维吸油非织造材料。其外形与吸油索(条)基本相似，但吸油量更大，狭小、凹凸不平的地方都可使用，如下水道、沟渠、卡车后座处等[9]。

4.5吸油栅

吸油栅的外层为柔性加强网布，内部由超细纤维、絮片混合组成。其可用钩子或钢圈连接起来，对水面的浮油进行大面积围挡。吸油后，吸油栅可长时间浮于水面，不断裂、不下沉。

5熔喷非织造吸油材料性能评价

熔喷非织造吸油材料选择时除了需考虑其经济性、资源可回收性和再利用性外，还需考虑其性能指标：

(1) 吸油倍率。就非织造吸油材料而言，吸油倍率是指吸油后材料的质量增量占吸油前材料质量的百分比，其是判断非织造吸油材料吸油性能的一项重要性能指标。

(2) 吸水率。好的非织造吸油材料通常吸油量多、吸水量少甚至不吸水。

(3) 保油率。将吸油后的非织造吸油材料试样放入装有300 mL水的广口瓶中，振荡器振动5 min后称取试样质量。保油率即为所得振荡后试样质量的减量与振荡前试样质量的百分比。性能优异的非织造吸油材料不仅吸油倍率高，保油率也高[10]。

(4) 浮力。非织造吸油材料在吸油后仍应长时间浮于水面，这有利于材料吸油和吸油后材料回收。

此外，非织造吸油材料的吸油倍率、吸水率、保油率与原料及非织造材料的密度、结构有很大关系，选择时宜综合考虑。

6熔喷非织造吸油材料发展趋势

6.1开发新型熔喷非织造吸油材料

就熔喷非织造吸油材料而言，聚合物原料的性质直接决定产品吸油量的大小。当前，常用的熔喷非织造吸油材料原料正在不断改进中，各种新材料也处在开发应用阶段：

(1) 不吸水聚合物原料。其可在收集石油或从水中分离时发挥重要作用。

(2) 具有独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) 形态多样，如开发条状、薄膜状、毡状、栅栏状等吸油材料，以满足不同场合的需要。

(4) 吸油材料在使用后易回收。

(5) 新型复合非织造吸油材料。产品可结合不同的吸油机理或多种吸油原料。

6.2优化熔喷非织造吸油材料结构

石油泄漏处理时，吸油材料的使用通常受泄露地点、泄漏范围及天气等因素影响。如，当石油分散于水中时，应根据油品类型及气候状况对吸油材料的结构和性能做出选择。因此，研发不同结构、不同吸附性能的产品可迎合不同场合、不同范围、不同天气状况的需求。

6.3发展环保熔喷非织造吸油材料

熔喷非织造吸油材料尽管有着诸多优良的性能，但却很难能做到重复利用。目前，吸油材料使用后的处理方式大多为填埋，少量被直接焚烧，这既严重污染了环境，还使泄漏油品的回收成本大大增加。故开发可重复利用、可生物降解的熔喷非织造吸油材料，使吸油材料的使用价值最大化，将是熔喷非织造吸油材料未来不断追求和完善的目标。

参考文献

[1] WEI Q F, MATHER R R, FOTHERINGHAM A F.用于回收泄露石油的非织造吸油材料[J].产业用纺织品，2004, 22(3):26-28.

[2] 王力，侯翠芳.非织造材料在油污染控制中的作用分析[J].环境保护与循环经济， 2009(1)：23-26.

[3] 凌昊，沈本贤，陈新忠.熔喷聚丙烯非织造布对不同原油的吸油效果[J].油气储运，2005(5)：24-27.

[4] 石艳锦，封严，李瑞欣.甲基丙烯酸酯接枝改性熔喷聚丙烯非织造布制备及性能研究[J].化工新型材料，2013,41(7)：54-56.

[5] 裴玉起，储胜利，齐智，等.紫外辐照法制备聚丙烯-丙烯酸酯接枝共聚吸油材料[J].天津工业大学学报，2012,31(6)：10-13.

[6] 孟丽平，钱晓明，张恒，等.熔喷非织造吸油材料的研究[J].山东纺织科技，2014，55(1):47-48.

[7] 孟丽平.吸油用熔喷非织造材料的结构优化[D].天津：天津工业大学，2014.

[8] 侯翠芳,尤祥银.非织造材料在油污染控制中的开发应用[J].南通纺织职业技术学院学报(综合版)，2008，8(4):5-8.

[9] 魏取福.熔喷非织造布吸油材料的性能分析及其开发应用[J].非织造布，1996(1):37-38.

[10] 宋娟，钱晓明，裴玉起，等.棉纤维吸油材料的研究进展[J].棉纺织技术，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

作者简介：王彩英，女，1993年生，在读本科生，研究方向为非织造材料与工程

中图分类号:TS176+.9

文献标志码：A

文章编号：1004-7093(2016)05-0027-04

*国家级大学生创新项目(201510709360)