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一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置制作方法

  • 专利名称

    一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置制作方法

  • 发明者

    丁玉梅, 刘勇, 杨卫民, 邓荣坚

  • 公开日

    2010年8月25日

  • 申请日期

    2009年2月25日

  • 优先权日

    2009年2月25日

  • 申请人

    北京化工大学

  • 文档编号

    D01D5/34GK101812734SQ20091007850

  • 权利要求

    一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置,其特征在于它主要包括接收装置、汇集装置、毛细管、喷嘴、加热圈、料筒、活塞轴、加压装置、端盖、温度传感器、高压静电发生器等,接收装置位于毛细管正下方,接收装置连接高压静电发生器的正极输出端,高压静电发生器的另一电极接地,毛细管与汇集装置采取锥面紧配合,毛细管通过引出导线与大地相接,喷嘴与汇集装置采用螺钉连接,喷嘴与料筒通过螺钉连接,加热圈包覆在料筒表面,温度传感器与料筒采用螺纹连接,端盖与活塞轴采用螺纹连接,活塞轴可在料筒内上下往复运动,加压装置位于端盖正上方,毛细管的熔体出口与接收装置的距离大于2cm2.根据权利要求1所述的一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置,其特征在于,纺丝 原料是聚合物颗粒料或粉料或切片或熔体3.根据权利要求1所述的一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置,其特征在于,接收 装置(1)可以是导电平板、导电网、卷筒等4.根据权利要求1所述的一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置,其特征在于,聚合 物熔融装置有两套或多套,两种或多种聚合物通过一套汇集装置(2)后进行静电纺丝5.根据权利要求1所述的一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置,其特征在于,毛细 管⑶采用金属等导电材料制成,其内径小于1mm6.根据权利要求1所述的一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置,其特征在于,加压 装置(8)可以通过加砝码的方式或采用微量推进器实现对聚合物料加压7.根据权利要求1所述的一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置,其特征在于,喷嘴 与料筒也可以直接通过螺纹连接或两者加工成一体8.根据权利要求1所述的一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置,其特征在于,端盖 与活塞轴可以加工成一体9.根据权利要求1所述的一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置,其特征在于,聚合 物可以是聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚等热塑性材料

  • 技术领域

    本发明涉及一种生产复合纤维的装置,属于静电纺丝领域

  • 背景技术

  • 具体实施例方式

    本发明采取的是一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置,装置的示意图如图1所 示,它主要包括接收装置(1)、汇集装置(2)、与汇集装置(2)采取锥面紧配合的毛细管(3)、 与料筒(6)采取螺钉连接可方便拆卸的喷嘴(4)、用于加热聚合物熔体的加热圈(5)、钢结 构的料筒(6)、可在料筒(6)内上下运动又不会产生漏料的活塞轴(7)、加压装置(8)、承载 加压装置⑶的端盖(9)、温度传感器(10)、输出极为正极的高压静电发生器(11)毛细管 (3)的熔体出口与接收装置(1)的距离大于2cm图2所示汇集装置用于生产并列型复合 丝,图3和图4所示的汇集装置用于生产皮芯型复合丝,导管(12)内与外分别流过不同的 聚合物纺丝步骤首先把料筒(6)加热到预设温度各种聚合物的熔融温度都不一样,由 于聚合物粘度是静电纺丝是否可以顺利进行的一个关键因素,所以需要把加热圈(5)的加 热温度设置在聚合物的成型加工温度以上,尽可能降低聚合物的粘度,但又不至于使聚合 物产生分解其次往料筒里添加纺丝原料,纺丝原料可以为聚合物颗粒或粉料或切片或熔 体,原料达到设定温度后,再往端盖(9)上施加压力,施加的压力应使毛细管(3)末端出现 熔体滴但还不能脱落为宜最后再打开高压静电发生器(11)的电源开关,电源的输出电压 从0开始往上调,一直到毛细管末端的熔体滴变成锥形并喷射出来形成细丝为止喷射流 在电场中会以螺旋线的方式运动,熔体丝在运动过程中冷却,汇集到接收装置从毛细管喷 射出来的熔体细流,经过电场的强力拉伸,最后可以形成超细的纤维通过本发明纺制出来的复合纤维,由于没有使用溶剂,不存在溶剂的蒸发现象,因 而可以得到表面光滑均勻的超细纤维,其力学性能要比溶液静电纺丝制得的纤维好本发 明纺制的复合纤维由于是在熔融状态下混合的,分子链运动剧烈,两相界面模糊,两种聚合 物结合的十分紧密本发明两个料筒采用独立的温度控制,可以将熔融温度相差较大的两 种聚合物进行复合纺丝本发明采用多级加热,可以减少物料在高温段的停留时间,减少物料热降解 本发明的一个实施例纺丝原料低密度聚乙烯(LDPE)颗粒料,料筒末端温度2800C ;另一料筒中纺丝原料为聚丙烯(PP),熔指为1500g/10min,料筒末端温度250°C,毛 细管内径0.6mm另外,纺丝电压为0 50kv,接收方式为导电网,毛细管的熔体出口与接 收装置的距离15cm根据上述工艺过程,收集到的并列型纤维直径在Iym 50 μπι范围 内

专利详情

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权利要求

说明书

法律状态

专利名称:一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置的制作方法随着人们对纳米纤维需求量的不断增加,各国的科研工作者探索了多种制备纳米 纤维的方法,其中静电纺丝方法被认为是制备纳米纤维最简单有效的方法,目前已有三十 多种聚合物通过此方法成功制得超细纤维,直径最小可以达到几十纳米。静电纺丝包括溶 液静电纺丝和熔体静电纺丝两类。关于静电纺丝的研究大多都集中在溶液静电纺丝上,而 对于聚合物熔体静电纺丝的研究则很少。为了满足强力拉伸、电导、光传导、吸湿等功能性要求,人们研制了多组分复合纤 维。复合纤维中最常见的是双组分纤维(BicomponentFiber),它可定义为在同一根纤维上, 沿纤维轴向同时存在着两种不同聚合物的复合纤维,亦称共轭纤维(Conjugated Fiber) 0 生产双组分纤维的主要目的是复合两种聚合物的性能,使复合材料能够表现出单一组分所 不能得到的力学性能、功能、风格和质感。静电纺丝是最简单的直接制备连续纤维的方法, 目前,生产复合纤维的方法有很多,但用熔体静电纺丝法生产复合纤维的公开报道尚未见 到。
本发明提出了一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置。本发明由于不需要借助溶 剂就能顺利进行纺丝,因而可以解决溶液静电纺丝由于使用溶剂而出现的一系列问题。本 发明把静电纺丝的方法和生产复合纤维的方法结合起来,可以同时对两种或多种聚合物进 行熔体纺丝,以制得并列型或皮芯型或其它结构类型的复合纤维,满足人们对纤维各种性 能的要求。本发明提供的一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置的技术方案,采用了由接收 装置、汇集装置、毛细管、喷嘴、加热圈、料筒、活塞轴、加压装置、端盖、温度传感器、高压静 电发生器等组成的熔体静电纺丝装置。接收装置位于毛细管正下方,接收装置连接高压静 电发生器的正极输出端,高压静电发生器的另一电极接地。汇集装置能将来自不同料筒的 聚合物熔体汇集在一起,经毛细管均勻流出。毛细管与汇集装置采取锥面紧配合,毛细管通 过引出导线与大地相接。喷嘴与汇集装置采用螺钉连接。喷嘴与料筒通过4个在圆周方 向均布的螺钉连接,喷嘴与料筒也可以直接通过螺纹连接等其它连接方式或两者加工成一 体。用于加热聚合物熔体的电加热圈包覆在料筒表面。温度传感器与料筒采用螺纹连接。 端盖与活塞轴采用螺纹连接,或两者加工成一体。活塞轴可在料筒内上下往复运动。加压 装置放在端盖正上方。本发明适合于两种或多种聚合物熔体同时进行静电纺丝,以制备复合纤维。聚合 物可以是聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚等热塑性材料,纺丝原料可以是聚合 物颗粒料或粉料或切片或熔体。接收装置可以采取多种形式如导电平板、导电网、卷筒等。毛细管采用金属等导电材料制成,其内径小于1mm。加压装置可以通过加砝码的方式施压或采用微量推进器施压。高压静电发生器的输出极为正极。本发明根据汇集装置的结构可以制备并列型、皮芯型或其它不同结构形式的复合 纤维。汇集装置由上下两部分组成,上下两部分采用螺钉连接。皮芯型复合纤维纺丝汇集 装置的上部分与导管之间采用紧配合连接。本发明提出的熔体静电纺丝生产复合纤维的方法可以制备出表面光滑的超细复 合纤维,并且使生产工艺得到最大的简化。图1是本发明的装置示意图。图2是并列型复合纤维纺丝汇集装置示意图。图3是皮芯型复合纤维纺丝汇集装置示意图。图4是皮芯型复合纤维纺丝汇集装置下半部分的俯视示意图。图中1-接收装置;2-汇集装置;3-毛细管;4-喷嘴;5-加热圈;6_料筒;7_活塞 轴;8-加压装置;9-端盖;10-温度传感器;11-高压静电发生器;12-导管。

本发明一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置,属于静电纺丝领域。它主要包括接收装置、汇集装置、毛细管、喷嘴、加热圈、料筒、活塞轴、加压装置、端盖、温度传感器、高压静电发生器等,接收装置位于毛细管正下方,接收装置连接高压静电发生器的正极,高压静电发生器的另一电极接地,毛细管与汇集装置采取锥面紧配合,毛细管通过引出导线与大地相接,喷嘴与汇集装置及喷嘴与料筒通过螺钉连接,加热圈包覆在料筒表面,温度传感器与料筒采用螺纹连接,端盖与活塞轴采用螺纹连接,加压装置位于端盖上方,毛细管的熔体出口与接收装置的距离大于2cm。本发明可以同时对两种或多种聚合物进行熔体纺丝,以制得并列型或皮芯型等类型的复合纤维。



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