可生物降解非织造布是一种由可生物降解纤维制成的，置于自然环境中，在微生物的作用下能缓慢分解而最终消失的环境友好材料。以往，农业、渔业、土木及生活方面所用的非织造布多数由聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚酰胺等不可降解聚合物材料制成，其废弃物对地球环境易造成环境污染。

PLA非织造布

目前，欧美、日本等许多国家对聚乳酸非织造布的开发进行了大量研究，日本的东洋纺、幸和、钟纺、尤尼吉卡等公司均拥有可生物降解聚乳酸非织造布的专利技术，并已经推出产品。我国在此方面还处于起步阶段，开发利用前景十分广阔。

纺丝之前先接通电源预热，将各部件调节到所需的温度。待温度稳定后，首先用切片清洗螺杆挤出机，然后组装喷丝头，进行聚乳酸熔喷非织造布生产。投料时应保持入料的均匀性，待熔体从喷丝头挤出，调节螺杆和计量泵转速使出料均匀，同时调节热风的压力使上下对称，稳定后对产品进行卷绕。

熔喷非织造布生产线示意图

聚乳酸纤维采用干法、纺粘法和熔喷法等成网，用水刺、针刺或热粘合等方法加固，可制成各种形式的非织造产品。该纤维的吸湿性、回潮率以及回弹性能加大了其适用性，其制品可应用于不同领域。由于聚乳酸纤维的直径能够达到1-10岫，具有较大的比表面积及较小的孔径，因此可以用来制作品质非常高的过滤材料，主要应用于空气过滤、水过滤、油过滤、油水分离等领域。

PLA玉米纤维泡茶袋

同时，聚乳酸熔喷非织造布的结构特性使其具有较好的透气、透湿性能，但不易散热，保暖性能好，特制的絮材松软、轻便但不显得单薄，在保暖絮片中占有绝对优势。

聚乳酸熔喷非织造布可替代传统聚丙烯熔喷非织造布，用于农业和园艺方面的种子培植，育秧，防霜及除草用布，医疗卫生方面的手术衣、手术覆盖布、口罩、婴儿尿布、妇女卫生巾、成人尿失禁用品、隔离服、一次性口罩、手套等，也可用作尿布、卫生用品及其他生理卫生用品等；可用作抗紫外线的遮阳布，生活方面的擦拭布、滤水、滤渣袋或其它包装材料等。地膜土工布可用于土壤风化控制等；另外，由于聚乳酸熔喷非织造布环保性和生物相容性决定了其在医疗卫生上会得到广泛的应用，同时它还将在一定领域取代塑料，减轻环境负担。

聚乳酸无纺布生态防草布

此外，聚乳酸双组分纤维也是颇吸引人的，双组分纤维在自行卷曲、微纤技术以及粘合纤维(用以热粘合其他天然或化学纤维)方面都有可用之处。正在进行研究用天然或合成聚合物与聚乳酸结合双组分纤维制成低蓬松和高蓬松的非织造布结构。

聚乳酸非织造布是一种以可再生资源如玉米淀粉为原料的新型材料，完全不依赖天然石化资源，因此其发展不受世界石油、煤炭日益枯竭危机的制约，同时，还间接地减少石油化工对大气的污染及其废弃物对环境的破坏。随着人类保护地球环境意识的日益加强，对环保技术、环保产品的研究开发将更为关注，可生物降解的聚乳酸纤维在非织造布方面的应用将具有越来越广泛的应用前景。

PLA玉米纤维可降解无纺布育苗袋

目前，虽然聚乳酸纤维的原料来源丰富且价格低廉，但是其聚合纺丝加工等过程所需要的成本较高，而且聚乳酸纤维的聚合度有待于进一步提高，因而使聚乳酸的非织造产品大规模工业化生产和广泛使用受到一定的限制，但聚乳酸本身的生物降解特性，使得其作为环保材料取代现有的不可降解的非织造布产品，推进绿色环保有着巨大的作用，将成为今后纪非织造布中的一种重点发展的非织造布产品。

聚乳酸PLA

目前，我国聚乳酸非织造布的研究和开发还处于起步阶段，今后关键是加快聚乳酸生产技术的开发，降低生产成本，进而加快其非织造布生产工艺的研究和应用开发。纺粘法所得产品强度高，应用广泛，今后仍需要大力发展。另外，喷法非织造布的流程简短、生产效率高，成本低，是很有发展潜力的聚乳酸非织造布生产方法，用传统聚丙烯熔喷非织造布装置就可以生产聚乳酸熔喷织造布，而目前国内聚丙烯熔喷非织造布生产线较多，产能有过剩的趋势，因此，大力发展聚乳酸熔喷非织造布生产技术对于尽快提升我国聚乳酸非织造布的技术和应用水平将具有重要的意义。

价格暴涨、爆单、断供，熔喷布的质量、口罩的质量检测成为了1季度市场中高光率词汇。

医用外科口罩与以N95为代表的防颗粒物口罩能有效阻隔新冠病毒的传播，主要因为极细密且带静电的熔喷无纺布。

普通医用口罩为SMS结构无纺布口罩，N95口罩为五层复合SMMMS，对细微颗粒具有高达95%的过滤效果。S代表纺粘层，M代表熔喷层。

有机过氧化物降解聚丙烯的机理如下图所示：

第一步：有机过氧化物在挤出机中由热引发而分解，产生自由基

第二步：该自由基攻击聚丙烯分子链上的叔碳原子，并夺取其上面的氢原子

第三步：聚丙烯自由基分子链段断裂

随着聚丙烯分子链的断裂，分子量的降低，聚丙烯的流动性增加，熔体流动速率提高。最后有机过氧化物完全耗尽，不再产生自由基，从而使聚丙烯分子量降解到较低的某一水平，其粘度降低，熔体流动速率相应提高。

有机过氧化物是5.2类的危险化学品，在生产、储存、运输和使用过程中都有非常严格的要求。国内主要降解剂的企业有大连兴辉、强盛股份、兰州助剂厂、诺力昂、阿科玛等。

目前国内的产能在40吨/每天，可生产6000吨熔喷PP材料，如果都用来生产口罩可以供应60亿只。过氧化物属于危险化学品，在生产过程中极其危险，储存注意事项如下:

1.储存于阴凉通风的空间内,仓温不超过30℃。

2.远离火种，热源。应与酸类，还原剂，易燃物，可燃物，还原剂等分开存放。

3.储存间的照明通风等设施采用防爆型，开关设在户外。

4.搬运时应小心轻放，防止包装及容器的破损，禁止撞击和振荡，分装和搬运作业要注意个人防护。

聚合物种类不同时，分子结构差异很大，决定了熔点及流变性能的不同。对于每一种聚合物原料，均有对应的熔喷工艺，如在加热温度、螺杆长径比、螺杆形式、原料干燥工艺等方面都有一定的差异。

烯烃类聚合物原料(如聚丙烯)的聚合度较高，因此加热温度高于其熔点100℃以上方能顺利熔喷，而聚酯加热温度稍高于其熔点就可熔喷。烯烃类聚合物原料几乎不含水，因此熔喷时一般不需要干燥。而聚酯中含有微量水分，加热后由于水分的存在会导致酯类的水解，产生不利于非织造布产品质量的副反应物，因此必须进行切片干燥。

2、分子量及其分布

聚合物原料的分子量及分子量分布是影响熔喷工艺和熔喷法非织造布性能最主要的因素。对熔喷工艺来说，一般认为聚合物原料分子量低、分子量分布窄有利于熔喷纤网的均匀性。

聚合物分子量大小与其熔融流动指数(MFI)成反比，与聚合物熔体的熔融粘度成正比。也即聚合物分子量越低，MFI越高，熔体粘度越低，越能适合于熔喷工艺较弱的牵伸作用

通常，聚丙烯、聚乙烯及其共聚物在熔喷工艺设计时主要考虑MFI。而其他热塑性高聚物熔喷时考虑用熔体粘度或特性粘度来反映原料的分子量大小。釆用MFI较低的聚丙烯原料可生产出强力较高的熔喷法非织造布。但目前的趋势是采用较高的MFI切片原料，这样可提高产量，降低加热温度，从而降低能耗。

分子量分布越集中，大分子的分子量均等性好，便于均匀受热、熔融并得到均匀的纤网，因此，熔喷工艺要求聚合物原料的分子量分布尽量集中。

3、聚合物降解性能

聚合物降解有助于修正聚合物熔体粘度和分子量分布。通常有三种降解方式：化学、机械剪切和热降解。聚合物熔喷时或熔喷前，可采用氧或过氧衍生物来实现化学降解，增加挤压速率、热量和熔体滞留时间均可达到机械剪切降解和热降解的目的。

对于聚合物熔体来说，要求均匀发生降解，避免聚合物熔体降解不一致而造成粘度不均匀，分子量分布离散。同时还要求不能过度降解。

4、含杂

熔喷工艺所用的模头的喷丝孔直径较小，若聚合物原料含杂多，易引起喷丝孔堵塞。因此，改善聚合物切片原料生产环境，优化切片生产工艺，降低切片含杂量，可有效延长熔喷模头更换周期，减少耗能，降低产品生产成本。

聚丙烯是熔喷工艺应用最多的一种聚合物。熔喷工艺最早应用的是普通纤维级聚丙烯原料，其分子量高，MFI较低，通常只有12g/l0min。该种聚丙烯在熔喷时必须借助于螺杆挤岀机的高温和剪切作用来降解。

随科技的进步，MFI为12的聚丙烯很快就为MFI35的所取代，同时出现了为熔喷工艺所用的聚丙烯，其MFI高达1500。聚丙烯MFI的提高，可降低螺杆挤出机的工作温度，提高熔体流动速率，有利于减少过度降解聚合物的形成，延长熔喷模头寿命，减少能耗，同时给选用添加剂以更大的灵活性。

聚丙烯用于熔喷工艺有以下特点：

1、聚合物熔体粘度可以按需控制

熔体粘度控制方法主要有：

• 使用氧化剂或过氧化剂；
• 依靠螺杄挤岀机的机械剪切作用；
• 控制工作温度进行热降解。

对于MFI较低的聚丙烯，通常同时采用以上三种方法来控制熔体粘度，以便熔喷形成超细纤维。

2、分子量分布(MWD)可控制

熔喷工艺要求聚丙烯分子量分布较窄，以便加工岀超细纤维。新的催化技术使聚合物生产商可以生产出MFI极高而MWD极窄的聚丙烯原料，前述的三种降解措施可进一步降低分子量分布。

图4 聚丙烯切片的MFI、MWD与牵伸空气温度的关系

3、较宽的熔融温度范围

聚丙烯具有较宽的熔融温度范围，对非织造工艺中常用的热粘合加工工艺较为有利。常规应用中，聚丙烯的耐热性已足够。

4、有利于制成超细纤维

与其他聚合物原料相比，如果聚丙烯熔体的粘度很低、分子量分布很窄，则熔喷时，同样的能耗和同样的牵伸条件下可得到较细的纤维。聚丙烯熔喷非织造布纤维细度通常为2~5μm，极端条件下可达到0.3um。较窄的分子量分布降低了熔体的弹性，因此，熔喷模头喷丝孔挤岀的熔体细丝可在热空气流牵伸作用下变得更细。

熔喷工艺中，必须根据最终产品的质里、性能要求以及工艺特性来选择聚丙烯切片原料。重点应考虑以下几方面：

添加剂

为了保证聚合物切片的贮存、加工和最终应用的稳定性，聚合物切片生产时般都加入一些添加剂。根据熔喷非织造布的最终应用要求，熔喷加工时，可在挤岀机加料阶段再放入适当的添加剂。例如，如生产用于卫生材料的熔喷法非织造布，则可加入一些耐γ射线照射的添加剂，以便使产品在医院或其他使用场所中可耐射线消毒照射。

均匀性

要求切片每包、毎桶或毎箱的MFI和添加剂等指标保持一致，以保证熔喷生产工艺和产品质里稳定。

MFI

美国熔喷工艺常用的聚丙烯切片的MFI达到400、800、1200等。聚丙烯切片的MFI越高，则熔喷时能耗越小。如要求熔喷法非织造布的强度高，一般可使用MFI30~35的聚丙烯切片但生产能耗要高一些。对于吸油材料以及保暖材料等，仅考虑纤维细度的话，可使用高MFI的切片，产量高，能耗低。

图5聚丙烯MFI与熔喷能耗的关系

造粒

普通造粒工艺会造成高MFI切片的特性不均匀性。目前，由于改进了催化剂和添加剂的良好分布，可以直接从反应金制得具有较窄分子里分布的球粒状切片。这种高MFI的切片具有更好的熔融指数均匀性，而且越过了造粒阶段，减少了树脂受热时间，因此其应用迅速增长。

分子量分布宽度MWD

分子量分布宽度对熔体流动性能有明显影响，分子量分布越窄，越容易制得细纤维。分子量分布宽，造成熔体切变速率下降，增加了熔体的弹性，会影响热空气流对熔体细丝的牵伸，从而影响纤维细度和产品的手感。

某些高MFI的树脂中还加入了降解添加剂，以便在挤出机中降低熔体粘度和缩小分子量分布范围，因此较适合熔喷加工工艺。

切片的清洁性

减少切片的含杂量，有利于延长熔喷模头更换周期，降低生产成本。熔喷工艺中，聚合物熔体进入模头之前，应经过过滤，以滤去杂质和聚合反应后残留的催化剂。

国外熔喷布用树脂原料

茂金属催化聚合聚烯烃树脂，其特点为：分子量分布窄，纺丝性好，不易断丝，纤维更细，韧性更好。

高柔性共聚树脂：加入1～4%的乙烯无规共聚或更高乙烯含量的嵌段共聚物，具有更好的柔性、贴服性，适用于与皮肤接触的医疗、卫生、擦拭等个人护理用非织造材料。

高卫生品质树脂：采用含有邻苯塑化剂的催化剂，所制成的纺熔非织造材料，在使用过程中会存在析出危害，无法满足高端医疗、卫生用非织造材料的卫生性能要求。

（1）ExxonMobil公司：Achieve? 6936G2树脂是一种基于茂金属催化技术生产的超高熔体流动速率的均聚物树脂，通常MFR1550g/10min，分子量分布窄，不含过氧化物。

（2）JPP公司（日本聚丙烯株式会社）：WINTEC? 茂金属无规共聚聚丙烯，极少的抽出物和气味，优越的热封性能，相对于使用传统齐格勒-纳塔催化剂制造的无规共聚聚丙烯，熔体强度优化，延展性高。WSX03和WMG03两个牌号，其熔体流动指数分别为25和30g/10min。

（3）LG化学公司：Lucene茂金属均聚聚丙烯具有窄分子量分布、高韧性、优良的可纺性、低挥发性有机化合物等特点，适用于纺熔非织造材料。

下面是一些公司及生产的牌号，供大家参考：

正宗的熔喷料应该这样做！

国内公司做聚丙烯熔喷料的企业目前很多，主要有：金发科技、中石化、北京伊士通、国立科技、南京聚隆、道恩、普利特、东华能源等。此外，无数中小厂如雨后春笋一样出现。

他们大部分之前做改性材料的，因为疫情的原因而转产熔喷PP。

不过，在使用过程中客户发现，除了中石化及几个主要大厂之外，其他家的材料真是不敢恭维啊！

这是为什么呢？

为此，我们采访了福建华塑的技术专家，为你揭开熔喷PP工艺中的秘密。

黑点杂质问题

熔喷布企业都知道，材料中如果有杂质，在生产熔喷布时容易堵塞喷丝孔，断丝，增加拆卸喷丝板频率，布面均匀性差。

国内多数企业生产熔喷PP的产线以前是做其他改性料的，尤其你在做一些增强改性的材料时，必须加玻纤或碳纤，这些纤维硬度高，把炮筒内壁及螺杆表面划得是伤痕累累，出现了无数的小坑，这叫做麻点。

塑胶陷入这些小坑内，无法出来，经过常时间的受热，出现碳化，这就形成料中的黑点。

尤其当客户的喷头为0.1时，极易被堵住。客户不得不频繁更换滤网。

华塑产线之前生产是光学级产品的，炮筒内壁及螺杆表面为镜面，没有麻点，材料生产中自然不产生黑点杂质。从而，生产出的熔喷料品质极高。

客户反馈，华塑的料不会堵塞喷丝孔，极大减少了他们拆卸喷丝板的频率，提高了熔喷布的产量。

熔喷布1吨50万，多生产一吨，就多赚50万呀！一天产量多个几吨，上百万的利润呀！

这个道理，地球人都明白呀！

熔喷布气味问题

很多厂家做的熔喷布（尤其是不少小厂），气味很大。当然，这个气味主要来自小分子物质。其中有布在加工过程中材料的降解。

不过作为原料的熔喷PP也是需要检讨的。比如改性塑料厂商采用最多的方法是化学降解法来生产熔喷PP。这个方法是使聚丙烯和化学降解剂如有机过氧化物等在螺杆挤出机中进行反应，使聚丙烯分子链发生断裂而降低其分子量。

有机过氧化物有许多种，比较常用的是阿克苏的101。这个原料的价格在高峰时高达1000元/公斤，有些企业就换成国产的，只有200元/公斤。这就导致生产出的材料气味大，残留多。

华塑的专家具有多年的经验，他们知道这些高残留的过氧化物会刺激面部皮肤导致过敏，影响人体健康。

从PP-RP1500这个熔喷材料的物性表中可以看出，它的挥发分是极低的，这很好的体现出华塑材料的高品质。

材料流动性不好的问题

熔喷材料的熔指是极为关键的一个指标。看起来极为简单，做起来并容易。

有些企业的熔指只能做到300，有些做到七八百，都敢在外卖。更有些黑心的中间商骗熔喷布企业说2040也可以。

天呀，2040的熔指为38，做无纺布可以，做熔喷布不能啊！

我们知道材料的熔指高，流动性就好，容易制得细纤维，提高过滤效率。

一个好的熔指及稳定的品质不光靠材料，设备也极为重要。

1) 计量设备的精度要高

2) 补料料位的选择合适，避免补料时冲击产生喂料波动

3) 液体喂料需要在短时间内达到连续稳定的输出

没有高精度的喂料设备，熔指波动很大。对于熔指±200的差别，对生产布的企业很头疼的。

华塑的PP-RP1500这个熔喷材料熔指稳定，1500；客户使用这个熔喷材料做成熔喷布后，测试盐性颗粒物过滤效率(PFE)达95%以上。