本發(fā)明涉及濕法無紡布，尤其是涉及一種成核劑、無紡布及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、濕法成型工藝是一種制備過濾材料支撐材的方法，其過程包括將植物或合成化學(xué)纖維分散于含有特殊助劑的水中，形成均一的懸浮漿。隨后，將這種懸浮漿輸送到成網(wǎng)裝置，纖維在濕態(tài)下形成并干燥成布。這種工藝具有車速快、加工成本低、易于調(diào)控孔徑和孔隙等優(yōu)點(diǎn)，主要用途之一是制作過濾膜的支撐材料。

2、當(dāng)前常用于過濾材料支撐材的是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維(pet纖維)。pet是一種半結(jié)晶熱塑性材料，具有高拉伸強(qiáng)度、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的電絕緣性和低透氣性等優(yōu)異物理性能。因此，pet廣泛應(yīng)用于無紡布等過濾材料的支撐材料中。

3、然而，pet纖維的剛性共軛結(jié)構(gòu)限制了其分子鏈在結(jié)晶過程中的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致結(jié)晶速度緩慢、結(jié)晶能力有所降低，從而影響了pet的綜合力學(xué)性能。目前，為達(dá)到過濾材料支撐材料的強(qiáng)度要求，必須在220-240℃的高溫下進(jìn)行熱壓處理，這一過程能耗高，限制了pet基無紡布支撐材料的工程化應(yīng)用。

4、為解決這一問題，有現(xiàn)有技術(shù)提出了一種pet成核劑，該成核劑利用復(fù)雜結(jié)構(gòu)的芳香性高聚物木質(zhì)素作為pet的成核劑，通過羧基化改性，引入木質(zhì)素中的羧酸離子簇，從而在pet中實(shí)現(xiàn)化學(xué)誘導(dǎo)成核。混合后的pet與成核劑在240到270℃的溫度范圍內(nèi)擠出成型，有效提升了pet的結(jié)晶速率和結(jié)晶度。

5、另一方面，還有現(xiàn)有技術(shù)介紹了另一種pet成核劑，通過控制磺化富馬酸二甲酯的添加量和聚合物的離子含量，制備了適用于pet基體的聚丁二酸丁二醇酯離聚物，從而優(yōu)化了pet的成核效果和結(jié)晶速度。

6、然而，現(xiàn)有技術(shù)至少存在四個(gè)方面的問題，第一方面，目前的制備方法主要采用熔融共混擠出，導(dǎo)致操作流程復(fù)雜，且操作要求高。第二方面，pet無紡布在生產(chǎn)過程中為降低熱處理溫度，通常需要引入不同類型的低熔點(diǎn)粘結(jié)纖維或無機(jī)纖維，濕法成型后在180±5℃下熱壓，該方法實(shí)際操作易粘缸，不利于放大化生產(chǎn)；第三方面，采用有機(jī)小分子成核劑容易導(dǎo)致pet的降解，從而影響其力學(xué)性能；第四方面，采用的無機(jī)成核劑在pet基體中的分散性差，成核效果一般，限制了pet共混物的物理化學(xué)性能，不利于其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

7、基于此，亟需開發(fā)一種新型的濕法無紡布及其制備方法以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種新型的成核劑，使得本發(fā)明的無紡布能夠在較低的熱壓溫度下實(shí)現(xiàn)極高的拉伸強(qiáng)度。

2、本發(fā)明的第一個(gè)方面在于：

3、提供一種成核劑。

4、本發(fā)明的第二個(gè)方面在于：

5、提供一種無紡布。

6、本發(fā)明的第三個(gè)方面在于：

7、提供一種無紡布的制備方法。

8、具體而言，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面采用的技術(shù)方案為：

9、一種成核劑，包括無機(jī)類成核劑和高分子類成核劑；

10、所述無機(jī)類成核劑包括羧基改性型納米二氧化硅、納米碳酸鈣、銳鈦型納米二氧化鈦中的至少一種；

11、所述高分子類成核劑包括全芳香族聚酯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物鈉鹽和長(zhǎng)鏈羧酸鹽中的至少一種；

12、所述成核劑為水分散液形式。

13、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方法，所述技術(shù)方案中的一個(gè)技術(shù)方案至少具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果之一：

14、本發(fā)明成核劑通過特定的無機(jī)類和高分子類成分，能夠顯著協(xié)同提高pet無紡布在熱壓過程中的結(jié)晶行為和纖維排列。無機(jī)類成核劑中的羧基改性型納米二氧化硅和銳鈦型納米二氧化鈦具有高比表面積和良好的分散性，這些特性使其在聚合物基體中能夠均勻分散，并為聚合物分子鏈提供成核點(diǎn)，降低成核時(shí)所需的活化能，促進(jìn)其結(jié)晶。同時(shí)，這些納米顆粒能夠通過界面相互作用增強(qiáng)聚合物鏈的移動(dòng)性，降低結(jié)晶焓，從而提高結(jié)晶速度。納米碳酸鈣的加入也能提供額外的成核點(diǎn)，并通過其微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)增加纖維的規(guī)整排列。

15、高分子類成核劑如全芳香族聚酯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物鈉鹽和長(zhǎng)鏈羧酸鹽，具有獨(dú)特的鏈段結(jié)構(gòu)和極性基團(tuán)，這些結(jié)構(gòu)能與pet分子鏈產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，促進(jìn)纖維的規(guī)整排列和結(jié)晶。乙烯-甲基丙烯酸共聚物鈉鹽中的羧基鈉離子能夠與pet分子鏈反應(yīng)而形成帶離子端基的產(chǎn)物，這些離子簇可起到異相成核劑的作用。長(zhǎng)鏈羧酸鹽的極性基團(tuán)也能起到增強(qiáng)成核的效果。

16、羧基改性型納米二氧化硅的羧基能夠提高與pet分子的界面相容性和作用力，促進(jìn)pet分子鏈的規(guī)整排列；銳鈦型納米二氧化鈦由于其晶體結(jié)構(gòu)和良好的分散性，使其在聚合物基體中作為有效的成核劑，提高成核效率；乙烯-甲基丙烯酸共聚物鈉鹽中的羧基鈉離子與pet分子鏈反應(yīng)而形成帶離子端基的產(chǎn)物pet-coona，能夠顯著提升pet的結(jié)晶速率；長(zhǎng)鏈羧酸鹽通過其長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和極性基團(tuán)，能夠在聚合物基體中形成有效的成核點(diǎn)，促進(jìn)結(jié)晶過程，并通過其協(xié)同作用增強(qiáng)無紡布的力學(xué)性能。

17、根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方法，所述無機(jī)類成核劑的粒徑為5-100nm。

18、根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方法，所述無機(jī)類成核劑的粒徑為10-50nm。

19、根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方法，所述成核劑為水分散液形式，為成核劑均勻分散于水中形成的水分散液形式。

20、具體而言，根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面采用的技術(shù)方案為：

21、一種無紡布，包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維和采用淋涂、簾式涂布、狹縫涂布或坡流涂布方法涂覆在所述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維上的所述成核劑。

22、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方法，所述技術(shù)方案中的一個(gè)技術(shù)方案至少具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果之一：

23、本發(fā)明成核劑的涂覆方法確保其在纖維表面的均勻分布，從而提供大量均勻的成核位點(diǎn)，顯著提高pet纖維的結(jié)晶速率和結(jié)晶度。提高的結(jié)晶度能夠增強(qiáng)無紡布的機(jī)械性能，如拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和抗沖擊性能，使其更加堅(jiān)固耐用。

24、此外，均勻分布的成核劑減少了纖維在冷卻和固化過程中的內(nèi)應(yīng)力和收縮變形，改善了無紡布的尺寸穩(wěn)定性。由于成核劑在高溫下具有良好的熱穩(wěn)定性，涂覆后的無紡布在高溫環(huán)境中依然能夠保持物理和化學(xué)穩(wěn)定性，顯著提升了耐熱性能。

25、成核劑的納米級(jí)粒徑和均勻分散特性減少了光散射，從而提高了無紡布的透明度和光學(xué)性能，使其在某些應(yīng)用中更加美觀和功能化。最后，涂布成核劑的工藝不僅能縮短無紡布的生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，還能確保成核劑在涂布過程中的穩(wěn)定分布，避免團(tuán)聚問題，進(jìn)一步優(yōu)化了加工性能。

26、具體而言，根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面采用的技術(shù)方案為：

27、一種制備所述的一種無紡布的方法，包括以下步驟：

28、s1混合聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維于水中，得到漿料；

29、s2將漿料抄造成型，得到pet無紡布，采用淋涂或坡流涂布方法將成核劑涂覆在pet無紡布上，得到紙頁；

30、s3紙頁經(jīng)干燥、卷取、輥壓，得到無紡布。

31、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方法，所述技術(shù)方案中的一個(gè)技術(shù)方案至少具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果之一：

32、首先，本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單且易于操作，利用pet纖維在濕法成型時(shí)加入成核劑一次即可成型，從而制得可調(diào)控的無紡布材料，無需復(fù)雜的設(shè)備和工藝，適合大規(guī)模生產(chǎn)，能夠顯著提高生產(chǎn)效率。此外，由于工藝簡(jiǎn)單，所需設(shè)備和材料成本較低，從而降低了整體生產(chǎn)成本。

33、成核劑的涂覆方法確保其在pet無紡布上的均勻分布，冷卻固化后猶如榫卯結(jié)構(gòu)，從而可在較低溫度熱壓時(shí)快速誘導(dǎo)成核，起到增強(qiáng)無紡布強(qiáng)度的效果，這種涂覆方法使成核劑能夠在pet纖維的結(jié)晶溫度之上有效發(fā)揮作用，促進(jìn)纖維更加規(guī)整地排列進(jìn)行結(jié)晶。成核劑能夠降低結(jié)晶焓，從而顯著提高了pet纖維的結(jié)晶速度。這不僅提升了纖維的結(jié)晶度和結(jié)晶速率，改善了無紡布的機(jī)械性能，還使得無紡布在更低的熱壓溫度下就能達(dá)到理想的拉伸強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。

34、通過成核劑的均勻涂覆和適當(dāng)?shù)臒崽幚?，最終得到的無紡布具有優(yōu)異的機(jī)械性能，包括更高的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度。同時(shí)，成核劑的加入使得無紡布在高溫環(huán)境中依然能夠保持物理和化學(xué)穩(wěn)定性，顯著提升了其熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性。

35、這種方法不僅優(yōu)化了pet纖維的結(jié)晶過程，提高了無紡布的整體性能，還通過簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝和降低成本，實(shí)現(xiàn)了高效、經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)模式。綜上所述，該制備無紡布的方法通過促進(jìn)纖維的快速結(jié)晶和均勻涂覆成核劑，不僅提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，還具有操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高和成本低的優(yōu)點(diǎn)。

36、根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方法，所述漿料中聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維的質(zhì)量百分比為1-5％。

37、根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方法，所述漿料中聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維的質(zhì)量百分比為2-4％。

38、根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方法，步驟s2中，所述pet無紡布的定量為15-100/m2。

39、根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方法，步驟s2中，所述pet無紡布的定量為65-73/m2。

40、根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方法，步驟s2中，還包括以下步驟：采用淋涂、簾式涂布、狹縫涂布或坡流涂布方法將成核劑涂覆在pet無紡布上，得到濕紙頁，將濕紙頁干燥，得到紙頁。

41、根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方法，步驟s2中，所述成核劑為水分散液形式，所述成核劑的質(zhì)量百分比濃度為2-15％。

42、根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方法，步驟s3中，所述熱壓處理時(shí)，金屬輥的溫度為190-210℃。

43、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。