【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及纖維紡絲設(shè)備，尤其涉及一種無針式熔噴紡絲裝置、工作方法及納米纖維制備方法。
技術(shù)介紹
1、熔噴工藝是利用高溫高速氣流對從噴絲板擠出的聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行牽伸的工業(yè)化方法。傳統(tǒng)的熔噴方法全是通過直徑為0.1-0.3mm噴絲孔擠出熔體射流，纖維直徑的大小取決于噴絲孔，噴絲孔越小，獲得的纖維直徑越細(xì)。噴絲孔的加工精度要求高，拋光難度大，生產(chǎn)成本高。熔噴生產(chǎn)過程中極容易存在噴絲孔堵塞等問題，必要時需要停機(jī)清洗拋光，限制了熔噴紡絲裝置的連續(xù)化長期使用。再者，傳統(tǒng)熔噴紡絲裝置獲得的纖維直徑多為2-5μm，噴絲孔的限制使得無法制備低于1μm的納米纖維，而現(xiàn)有的納米纖維制備方法如靜電紡絲法、離心紡絲法、氣紡絲方法均需要使用溶劑，所用溶劑大多有毒，溶劑回收困難，紡絲過程也易受溫濕度的影響，而新型技術(shù)如熔體靜電紡絲制備效率低，難以產(chǎn)業(yè)化。因此，開發(fā)無針式熔噴紡絲裝置對于實現(xiàn)低成本加工和納米纖維的批量制備具有重大的研究意義和廣闊的應(yīng)用前景。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種無針式熔噴紡絲裝置、工作方法及納米纖維制備方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)熔噴紡絲裝置存在的納米纖維制備難、成本高的缺陷，具有結(jié)構(gòu)和加工簡單、廢料清理方便、成本低、無溶劑殘留、環(huán)境友好的優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)納米級纖維的批量化制備，對于納米纖維的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。
2、本專利技術(shù)提供一種無針式熔噴紡絲裝置，包括：
3、喂料加熱機(jī)構(gòu)，包括：螺桿擠出機(jī)和熔噴分配模塊，所述螺桿擠出機(jī)用于對熔噴級樹脂材料加熱
4、熔體加熱機(jī)構(gòu)，設(shè)于所述熔噴分配模塊的出口端，用于對聚合物熔體進(jìn)行二次加熱；
5、熔體輸出機(jī)構(gòu)，包括：能夠定向移動的濾網(wǎng)，所述濾網(wǎng)形成有陣列的通孔，所述濾網(wǎng)穿過所述熔體加熱機(jī)構(gòu)，在所述濾網(wǎng)的定向移動下，聚合物熔體被刮涂在所述濾網(wǎng)的通孔內(nèi)；
6、熔體牽引機(jī)構(gòu)，位于所述熔體加熱機(jī)構(gòu)的下游，用于向由所述熔體加熱機(jī)構(gòu)穿出的所述濾網(wǎng)噴吹氣流，將所述濾網(wǎng)上的聚合物熔體熱牽伸形成聚合物射流；
7、纖維收集機(jī)構(gòu)，位于所述熔體牽引機(jī)構(gòu)的氣流噴吹方向的下游，聚合物射流冷卻后形成聚合物纖維，所述纖維收集機(jī)構(gòu)用于收集聚合物纖維。
8、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置，所述熔噴分配模塊形成有用于輸送聚合物熔體的輸送流道，且所述輸送流道的進(jìn)口適于與所述螺桿擠出機(jī)的出口端連接，所述輸送流道的出口適于與所述熔體加熱機(jī)構(gòu)的進(jìn)口端連接。
9、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置，所述輸送流道由進(jìn)料通道、弧形彎道和出料通道依次連接而成。
10、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置，所述熔體加熱機(jī)構(gòu)包括：相對設(shè)置的第一加熱板和第二加熱板，且所述第一加熱板與所述第二加熱板之間具有濾網(wǎng)輸送通道，所述濾網(wǎng)穿過所述濾網(wǎng)輸送通道進(jìn)行定向移動，且所述第一加熱板靠近所述熔噴分配模塊的出口端設(shè)置，在所述第一加熱板上形成有用于連通所述熔噴分配模塊與所述濾網(wǎng)輸送通道的喂料孔。
11、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置，所述濾網(wǎng)輸送通道包括：在所述第一加熱板和所述第二加熱板之間形成的槽體結(jié)構(gòu)，在所述喂料孔的末端形成有刮板結(jié)構(gòu)。
12、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置，所述刮板結(jié)構(gòu)由靠近所述喂料孔的一端至遠(yuǎn)離所述喂料孔的一端向下傾斜設(shè)置。
13、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置，所述刮板結(jié)構(gòu)的坡度取值范圍為1％-5％。
14、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置，所述熔體輸出機(jī)構(gòu)還包括：支架；多個驅(qū)動單元，各所述驅(qū)動單元設(shè)置在所述支架上，所述濾網(wǎng)首尾連接并張緊支撐在各所述驅(qū)動單元上，所述驅(qū)動單元用于帶動所述濾網(wǎng)定向移動。
15、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置，所述熔體輸出機(jī)構(gòu)還包括：
16、張緊單元，所述張緊單元位置可切換地設(shè)于所述支架上，且所述張緊單元支撐在所述濾網(wǎng)上，以對所述濾網(wǎng)進(jìn)行張緊。
17、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置，在所述驅(qū)動單元的帶動下，所述濾網(wǎng)的定向移動的速度取值范圍為4.7-16.9cm/s。
18、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置，所述熔體牽引機(jī)構(gòu)包括：空壓機(jī)、加熱單元和風(fēng)刀，所述空壓機(jī)通過所述加熱單元與所述風(fēng)刀連接，所述風(fēng)刀的刀口朝向位于所述熔體加熱機(jī)構(gòu)出口端的所述濾網(wǎng)的所在位置。
19、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置，所述風(fēng)刀的刀口與所述濾網(wǎng)之間的垂直距離取值范圍為0.5-3cm，水平距離取值范圍為1-5cm。
20、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置，所述濾網(wǎng)的目數(shù)取值范圍為50-100目，厚度取值范圍為0.1-0.2mm。
21、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置，所述濾網(wǎng)中的通孔為金屬絲編織形成的正形通孔，所述正方形通孔的邊長取值范圍為0.18-0.4mm，所述正方形通孔作為氣流微通道，引導(dǎo)所述熔體牽引機(jī)構(gòu)噴出的氣流轉(zhuǎn)捩為湍流。
22、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置，所述纖維收集機(jī)構(gòu)與所述濾網(wǎng)之間的垂直距離取值范圍為15-30cm。
23、本專利技術(shù)還提供一種根據(jù)本專利技術(shù)上述實施例中的無針式熔噴紡絲裝置的工作方法，包括：向螺桿擠出機(jī)中加入熔噴級樹脂材料，由螺桿擠出機(jī)對熔噴級樹脂材料進(jìn)行擠壓熔融，并向熔噴分配模塊擠出聚合物熔體，聚合物熔體通過熔噴分配模塊進(jìn)入熔體加熱機(jī)構(gòu)；
24、熔體加熱機(jī)構(gòu)對聚合物熔體進(jìn)行二次加熱，定向移動的濾網(wǎng)經(jīng)過熔體加熱機(jī)構(gòu)，聚合物熔體被刮涂在濾網(wǎng)的通孔內(nèi)；
25、當(dāng)濾網(wǎng)從熔體加熱機(jī)構(gòu)的出口端移出，熔體牽引機(jī)構(gòu)朝向濾網(wǎng)吹出熱氣流，對聚合物熔體進(jìn)行熱牽伸形成聚合物射流；
26、聚合物射流冷卻后形成聚合物纖維，由纖維收集機(jī)構(gòu)收集。
27、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置的工作方法，所述熔體加熱機(jī)構(gòu)對聚合物熔體進(jìn)行二次加熱的步驟中，具體為：
28、熔體加熱機(jī)構(gòu)對聚合物熔體進(jìn)行二次加熱，并使得聚合物熔體的溫度維持在為200℃-260°c之間。
29、根據(jù)本專利技術(shù)提供的無針式熔噴紡絲裝置的工作方法，所述當(dāng)濾網(wǎng)從熔體加熱機(jī)構(gòu)的出口端移出，熔體牽引機(jī)構(gòu)朝向濾網(wǎng)吹出熱氣流的步驟中，具體為：
30、當(dāng)濾網(wǎng)從熔體加熱機(jī)構(gòu)的出口端移出，熔體牽引機(jī)構(gòu)朝向濾網(wǎng)吹出溫度為220℃-310℃、流速為246-380m/s的氣流。
31、本專利技術(shù)還提供一種納米纖維制備方法，利用本專利技術(shù)上述實施例中的無針式熔噴紡絲裝置制備纖維或采用本專利技術(shù)上述實施例中的無針式熔噴紡絲裝置的工作方法制備納米纖維。
32、本專利技術(shù)提供的一種無針式熔噴紡絲裝置，其包括：喂料加熱機(jī)構(gòu)、熔體加熱機(jī)構(gòu)、熔體輸出機(jī)構(gòu)、熔體牽引機(jī)構(gòu)和纖維收集機(jī)構(gòu)；其中，喂料加熱機(jī)構(gòu)，包括：螺桿擠出機(jī)和熔噴分配模塊，螺桿擠出機(jī)用于對熔噴級樹脂材料擠壓熔融后形成具有流動性的聚合物熔體，熔噴分配模塊的進(jìn)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述熔噴分配模塊(102)形成有用于輸送聚合物熔體的輸送流道，且所述輸送流道的進(jìn)口適于與所述螺桿擠出機(jī)(101)的出口端連接，所述輸送流道的出口適于與所述熔體加熱機(jī)構(gòu)的進(jìn)口端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述輸送流道由進(jìn)料通道(1021)、弧形彎道(1022)和出料通道(1023)依次連接而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述熔體加熱機(jī)構(gòu)(200)包括：相對設(shè)置的第一加熱板(201)和第二加熱板(202)，且所述第一加熱板(201)與所述第二加熱板(202)之間具有濾網(wǎng)輸送通道，所述濾網(wǎng)(303)穿過所述濾網(wǎng)輸送通道進(jìn)行定向移動，且所述第一加熱板(201)靠近所述熔噴分配模塊(102)的出口端設(shè)置，在所述第一加熱板(201)上形成有用于連通所述熔噴分配模塊(102)與所述濾網(wǎng)輸送通道的喂料孔(203)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述濾網(wǎng)
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述刮板結(jié)構(gòu)(205)由靠近所述喂料孔(203)的一端至遠(yuǎn)離所述喂料孔(203)的一端向下傾斜設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述刮板結(jié)構(gòu)(205)的坡度取值范圍為1％-5％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述熔體輸出機(jī)構(gòu)(300)還包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述熔體輸出機(jī)構(gòu)(300)還包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，在所述驅(qū)動單元(302)的帶動下，所述濾網(wǎng)(303)的定向移動的速度取值范圍為4.7-16.9cm/s。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述熔體牽引機(jī)構(gòu)(400)包括：空壓機(jī)(401)、加熱單元(402)和風(fēng)刀(403)，所述空壓機(jī)(401)通過所述加熱單元(402)與所述風(fēng)刀(403)連接，所述風(fēng)刀(403)的刀口朝向位于所述熔體加熱機(jī)構(gòu)(200)出口端的所述濾網(wǎng)(303)的所在位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述風(fēng)刀(403)的刀口與所述濾網(wǎng)(303)之間的垂直距離取值范圍為0.5-3cm，水平距離取值范圍為1-5cm。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述濾網(wǎng)(303)的目數(shù)取值范圍為50-100目，厚度取值范圍為0.1-0.2mm。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述濾網(wǎng)(303)中的通孔為正形通孔，所述正方形通孔的邊長取值范圍為0.18-0.4mm，所述正方形通孔作為氣流微通道，引導(dǎo)所述熔體牽引機(jī)構(gòu)(400)噴出的氣流轉(zhuǎn)捩為湍流。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述纖維收集機(jī)構(gòu)與所述濾網(wǎng)(303)之間的垂直距離取值范圍為15-30cm。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求1至15中任意一項所述的無針式熔噴紡絲裝置的工作方法，其特征在于，包括：
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無針式熔噴紡絲裝置的工作方法，其特征在于，所述熔體加熱機(jī)構(gòu)(200)對聚合物熔體進(jìn)行二次加熱的步驟中，具體為：
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無針式熔噴紡絲裝置的工作方法，其特征在于，所述當(dāng)濾網(wǎng)(303)從熔體加熱機(jī)構(gòu)(200)的出口端移出，熔體牽引機(jī)構(gòu)(400)朝向濾網(wǎng)(303)吹出熱氣流的步驟中，具體為：
19.一種納米纖維制備方法，其特征在于，利用根據(jù)權(quán)利要求1至15中任意一項所述的無針式熔噴紡絲裝置制備纖維或采用根據(jù)權(quán)利要求16至18中任意一項所述的無針式熔噴紡絲裝置的工作方法制備納米纖維。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述熔噴分配模塊(102)形成有用于輸送聚合物熔體的輸送流道，且所述輸送流道的進(jìn)口適于與所述螺桿擠出機(jī)(101)的出口端連接，所述輸送流道的出口適于與所述熔體加熱機(jī)構(gòu)的進(jìn)口端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述輸送流道由進(jìn)料通道(1021)、弧形彎道(1022)和出料通道(1023)依次連接而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述熔體加熱機(jī)構(gòu)(200)包括：相對設(shè)置的第一加熱板(201)和第二加熱板(202)，且所述第一加熱板(201)與所述第二加熱板(202)之間具有濾網(wǎng)輸送通道，所述濾網(wǎng)(303)穿過所述濾網(wǎng)輸送通道進(jìn)行定向移動，且所述第一加熱板(201)靠近所述熔噴分配模塊(102)的出口端設(shè)置，在所述第一加熱板(201)上形成有用于連通所述熔噴分配模塊(102)與所述濾網(wǎng)輸送通道的喂料孔(203)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述濾網(wǎng)輸送通道包括：在所述第一加熱板(201)和所述第二加熱板(202)之間形成的槽體結(jié)構(gòu)(204)，在所述喂料孔(203)的末端形成有刮板結(jié)構(gòu)(205)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述刮板結(jié)構(gòu)(205)由靠近所述喂料孔(203)的一端至遠(yuǎn)離所述喂料孔(203)的一端向下傾斜設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述刮板結(jié)構(gòu)(205)的坡度取值范圍為1％-5％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述熔體輸出機(jī)構(gòu)(300)還包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，所述熔體輸出機(jī)構(gòu)(300)還包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無針式熔噴紡絲裝置，其特征在于，在所述驅(qū)動單元(302)的帶動下，所述濾網(wǎng)(303)的定向移動的速度取值范圍為4....
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：伍暉，于冉雪，
申請(專利權(quán))人：清華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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