[發(fā)明專利]一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細纖維制備方法及裝置

有效

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• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106757448B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚晶;徐競雯;丁玉梅;楊衛(wèi)民
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: D01D5/42
• 分類號: D01D5/42;D01D5/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細纖維制備方法及裝置，裝置由微流控擠出單元和牽引拉伸單元組成，微流控擠出單元包括衣架式片材擠出機機頭、微流控銅條，引拉伸單元包括牽引輥、橫向拉伸輥；衣架式片材擠出機頭將熔融PVC物料由中間向兩邊分流，經(jīng)過機頭唇口處鑲嵌的刻有沿牽引方向的溝槽的微流控銅條，使薄膜的截面形成厚薄相間的鋸齒狀，進入牽引拉伸單元；在牽引拉伸單元中，牽引輥的牽引速度高于機頭的擠出速度，薄膜被拉伸變薄，微觀分子結(jié)構(gòu)在牽引方向上拉伸取向；橫向拉伸輥對薄膜橫向拉伸，將薄膜撕裂成大量氯綸纖維。本發(fā)明生產(chǎn)氯綸纖維由于經(jīng)過了拉伸具有良好分子微觀結(jié)構(gòu)和更強的力學(xué)性能，成型工藝簡單，具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超細纖維制造技術(shù)，尤其是涉及一種聚氯乙烯熔體膜內(nèi)微流控超細纖維制造技術(shù)。

背景技術(shù)

目前超細纖維的生產(chǎn)技術(shù)與制造工藝主要有直接紡絲改良法、高分子相互并列紡絲法、靜電紡絲法、剝離型復(fù)合紡絲法、多層型復(fù)合紡絲法、共混分割法和海島法等。氯綸纖維的生產(chǎn)制備方法主要是溶液紡絲法，溶液紡絲需用丙酮等有機溶劑將聚氯乙烯制成溶液，再將溶液經(jīng)噴絲頭噴出制得氯綸纖維。

中國專利(專利公布號CN102154725A)公開了一種以溶液紡絲生產(chǎn)高阻燃性能氯綸纖維的方法，但是這種方法生產(chǎn)效率不高，且噴射出的纖維微觀結(jié)構(gòu)下分子卷曲強，影響纖維的性能。所以需要一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細纖維制造技術(shù)。

微流控(Microfluidics)指的是使用微管道(尺寸為數(shù)十到數(shù)百微米)處理或操縱微小流體(體積為納升到阿升)的系統(tǒng)所涉及的科學(xué)和技術(shù)，是一門涉及化學(xué)、流體物理、微電子、新材料、生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程的新興交叉學(xué)科。微流控的重要特征之一是微尺度環(huán)境下具有獨特的流體性質(zhì)，如層流和液滴等。借助這些獨特的流體現(xiàn)象，微流控可以實現(xiàn)一系列常規(guī)方法所難以完成的微加工和微操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種以擠出方式生產(chǎn)氯綸纖維，通過在片材擠出機機頭加裝微流控裝置，使氯綸纖維的生產(chǎn)效率提高；通過牽引拉伸裝置的拉伸作用，使纖維微觀分子結(jié)構(gòu)發(fā)生取向，提高氯綸纖維產(chǎn)品的強度。本發(fā)明將大大簡化氯綸纖維的生產(chǎn)工藝，顯著提高氯綸纖維的強度。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細纖維制造方法，衣架式片材擠出機頭將熔融PVC物料由中間向兩邊分流，經(jīng)過機頭唇口處鑲嵌的刻有沿牽引方向的溝槽的微流控銅條，使薄膜的截面形成厚薄相間的鋸齒狀，進入牽引拉伸單元；在牽引拉伸單元中，牽引輥的牽引速度高于機頭的擠出速度，薄膜被拉伸變薄，微觀分子結(jié)構(gòu)在牽引方向上拉伸取向；橫向拉伸輥對薄膜橫向拉伸，將薄膜撕裂成大量氯綸纖維。

采用上述成型方法的一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細纖維制造裝置，由微流控擠出單元和牽引拉伸單元組成；微流控擠出單元包括衣架式片材擠出機機頭、微流控銅條；其中衣架式片材擠出機機頭可將熔融PVC物料由中間向兩邊分流，通過調(diào)節(jié)上下口模間隙調(diào)節(jié)螺釘可以調(diào)整擠出薄膜的厚度，實現(xiàn)纖維粗細度的調(diào)節(jié)；微流控銅條的成型表面沿擠出方向均勻刻有大量細小溝槽，使擠出的薄膜橫截面呈鋸齒狀，齒根較薄處在受到橫向拉力時容易撕裂。

本發(fā)明聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細纖維制造裝置中的牽引拉伸單元包括牽引輥、橫向拉伸輥；牽引輥由一對輥筒組成，一個是橡膠輥，另一個是內(nèi)設(shè)冷卻裝置的金屬輥；牽引輥的牽引速度高于機頭擠出速度，使薄膜在牽引方向被拉伸，薄膜內(nèi)微觀分子結(jié)構(gòu)在拉伸方向上取向；橫向拉伸輥為兩對與牽引方向呈45°夾角水平安裝的夾輥，通過對薄膜加以橫向拉力，將薄膜自兩側(cè)邊緣向中間逐根撕裂成氯綸纖維。

本發(fā)明聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細纖維制造裝置，在牽引輥與橫向拉伸輥之間增設(shè)弧形輥或帶左右旋螺槽的螺旋輥，經(jīng)過縱向牽引拉伸的膜，在旋轉(zhuǎn)的弧形輥或螺旋輥的作用下向?qū)挾确较蜓诱?，有助于在后續(xù)的橫向拉伸輥多薄膜的撕裂，出口為鋸齒形的膜經(jīng)過縱向拉伸后，溝槽處的薄膜非常薄，經(jīng)過弧形輥或螺旋輥的橫向預(yù)拉伸變得更薄。