專利名稱：一種熔體靜電紡絲生產(chǎn)復(fù)合纖維的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種生產(chǎn)復(fù)合纖維的裝置，屬于靜電紡絲領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)納米纖維需求量的不斷增加，各國(guó)的科研工作者探索了 多種制備納米纖維的方法，其中靜電紡絲方法被認(rèn)為是制備納米纖維最 簡(jiǎn)單有效的方法，目前己有三十多種聚合物通過(guò)此方法成功制得超細(xì)纖 維，直徑最小可以達(dá)到幾十納米。靜電紡絲包括溶液靜電紡絲和熔體靜 電紡絲兩類。關(guān)于靜電紡絲的研究大多都集中在溶液靜電紡絲上，而對(duì) 于聚合物熔體靜電紡絲的研究則很少。
為了滿足強(qiáng)力拉伸、電導(dǎo)、光傳導(dǎo)、吸濕等功能性要求，人們研制了
多組分復(fù)合纖維。復(fù)合纖維中最常見(jiàn)的是雙組分纖維(Bicomponem Fiber),它可定義為在同一根纖維上，沿纖維軸向同時(shí)存在著兩種不同聚 合物的復(fù)合纖維，亦稱共軛纖維(Conjugated Fiber)。生產(chǎn)雙組分纖維的主 要目的是復(fù)合兩種聚合物的性能，使復(fù)合材料能夠表現(xiàn)出單一組分所不 能得到的力學(xué)性能、功能、風(fēng)格和質(zhì)感。靜電紡絲是最簡(jiǎn)單的直接制備 連續(xù)纖維的方法，目前，生產(chǎn)復(fù)合纖維的方法有很多，但用熔體靜電紡 絲法生產(chǎn)復(fù)合纖維的公開(kāi)報(bào)道尚未見(jiàn)到。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提出了一種熔體靜電紡絲生產(chǎn)復(fù)合纖維的裝置。本實(shí)用
新型由于不需要借助溶劑就能順利進(jìn)行紡絲，因而可以解決溶液靜電紡
絲由于使用溶劑而出現(xiàn)的一系列問(wèn)題。本實(shí)用新型把靜電紡絲的方法和
生產(chǎn)復(fù)合纖維的方法結(jié)合起來(lái)，可以同時(shí)對(duì)兩種或多種聚合物進(jìn)行熔體
紡絲，以制得并列型或皮芯型或其它結(jié)構(gòu)類型的復(fù)合纖維，滿足人們對(duì) 纖維各種性能的要求。
本實(shí)用新型提供的一種熔體靜電紡絲生產(chǎn)復(fù)合纖維的裝置的技術(shù)方 案，采用了由接收裝置、匯集裝置、毛細(xì)管、噴嘴、加熱圈、料筒、活 塞軸、加壓裝置、端蓋、溫度傳感器、高壓靜電發(fā)生器等組成的熔體靜 電紡絲裝置。接收裝置位于毛細(xì)管正下方，接收裝置連接高壓靜電發(fā)生 器的正極輸出端，高壓靜電發(fā)生器的另一電極接地。匯集裝置能將來(lái)自 不同料筒的聚合物熔體匯集在一起，經(jīng)毛細(xì)管均勻流出。毛細(xì)管與匯集 裝置采取錐面緊配合，毛細(xì)管通過(guò)引出導(dǎo)線與大地相接。噴嘴與匯集裝置采用螺釘連接。噴嘴與料筒通過(guò)4個(gè)在圓周方向均布的螺釘連接，噴嘴 與料筒也可以直接通過(guò)螺紋連接等其它連接方式或兩者加工成一體。用 于加熱聚合物熔體的電加熱圈包覆在料筒表面。溫度傳感器與料筒采用 螺紋連接。端蓋與活塞軸采用螺紋連接，或兩者加工成一體。活塞軸可 在料筒內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。加壓裝置放在端蓋正上方。
本實(shí)用新型適合于兩種或多種聚合物熔體同時(shí)進(jìn)行靜電紡絲，以制 備復(fù)合纖維。聚合物可以是聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚苯 硫醚等熱塑性材料，紡絲原料可以是聚合物顆粒料或粉料或切片或熔體。 接收裝置可以采取多種形式如導(dǎo)電平板、導(dǎo)電網(wǎng)、巻筒等。毛細(xì)管采用
金屬等導(dǎo)電材料制成，其內(nèi)徑小于lmm。加壓裝置可以通過(guò)加砝碼的方 式施壓或采用微量推進(jìn)器施壓。高壓靜電發(fā)生器的輸出極為正極。
本實(shí)用新型根據(jù)匯集裝置的結(jié)構(gòu)可以制備并列型、皮芯型或其它不 同結(jié)構(gòu)形式的復(fù)合纖維。匯集裝置由上下兩部分組成，上下兩部分采用 螺釘連接。皮芯型復(fù)合纖維紡絲匯集裝置的上部分與導(dǎo)管之間采用緊配 合連接。
本實(shí)用新型提出的熔體靜電紡絲生產(chǎn)復(fù)合纖維的方法可以制備出表 面光滑的超細(xì)復(fù)合纖維，并且使生產(chǎn)工藝得到最大的簡(jiǎn)化。

圖l是本實(shí)用新型的裝置示意圖。 圖2是并列型復(fù)合纖維紡絲匯集裝置示意圖。 圖3是皮芯型復(fù)合纖維紡絲匯集裝置示意圖。 圖4是皮芯型復(fù)合纖維紡絲匯集裝置下半部分的俯視示意圖。 圖中l(wèi)-接收裝置；2-匯集裝置；3-毛細(xì)管；4-噴嘴；5-加熱圈；6-
料筒；7-活塞軸；8-加壓裝置；9-端蓋；10-溫度傳感器；11-高壓靜電
發(fā)生器；12-導(dǎo)管。
具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型采取的是一種熔體靜電紡絲生產(chǎn)復(fù)合纖維的裝置，裝置 的示意圖如圖1所示，它主要包括接收裝置(1)、匯集裝置(2)、與匯 集裝置(2)采取錐面緊配合的毛細(xì)管(3)、與料筒(6)采取螺釘連接 可方便拆卸的噴嘴(4)、用于加熱聚合物熔體的加熱圈(5)、鋼結(jié)構(gòu)的 料筒(6)、可在料筒(6)內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)又不會(huì)產(chǎn)生漏料的活塞軸(7)、加 壓裝置(8)、承載加壓裝置(8)的端蓋(9)、溫度傳感器(10)、輸出極為正極的高壓靜電發(fā)生器(11)。毛細(xì)管(3)的熔體出口與接收裝置
(1)的距離大于2cm。圖2所示匯集裝置用于生產(chǎn)并列型復(fù)合絲，圖3 和圖4所示的匯集裝置用于生產(chǎn)皮芯型復(fù)合絲，導(dǎo)管(12)內(nèi)與外分別 流過(guò)不同的聚合物。
紡絲步驟首先把料筒(6)加熱到預(yù)設(shè)溫度。各種聚合物的熔融溫 度都不一樣，由于聚合物粘度是靜電紡絲是否可以順利進(jìn)行的一個(gè)關(guān)鍵 因素，所以需要把加熱圈(5)的加熱溫度設(shè)置在聚合物的成型加工溫度 以上，盡可能降低聚合物的粘度，但又不至于使聚合物產(chǎn)生分解。其次 往料筒里添加紡絲原料，紡絲原料可以為聚合物顆粒或粉料或切片或熔 體，原料達(dá)到設(shè)定溫度后，再往端蓋(9)上施加壓力，施加的壓力應(yīng)使 毛細(xì)管(3)末端出現(xiàn)熔體滴但還不能脫落為宜。最后再打開(kāi)高壓靜電發(fā) 生器(11)的電源開(kāi)關(guān)，電源的輸出電壓從0開(kāi)始往上調(diào)， 一直到毛細(xì) 管末端的熔體滴變成錐形并噴射出來(lái)形成細(xì)絲為止。噴射流在電場(chǎng)中會(huì) 以螺旋線的方式運(yùn)動(dòng)，熔體絲在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中冷卻，匯集到接收裝置。從 毛細(xì)管噴射出來(lái)的熔體細(xì)流，經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的強(qiáng)力拉伸，最后可以形成超細(xì) 的纖維。
通過(guò)本實(shí)用新型紡制出來(lái)的復(fù)合纖維，由于沒(méi)有使用溶劑，不存在 溶劑的蒸發(fā)現(xiàn)象，因而可以得到表面光滑均勻的超細(xì)纖維，其力學(xué)性能 要比溶液靜電紡絲制得的纖維好。本實(shí)用新型紡制的復(fù)合纖維由于是在 熔融狀態(tài)下混合的，分子鏈運(yùn)動(dòng)劇烈，兩相界面模糊，兩種聚合物結(jié)合 的十分緊密。本實(shí)用新型兩個(gè)料筒采用獨(dú)立的溫度控制，可以將熔融溫 度相差較大的兩種聚合物進(jìn)行復(fù)合紡絲。本實(shí)用新型采用多級(jí)加熱，可
以減少物料在高溫段的停留時(shí)間，減少物料熱降解。
本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例紡絲原料低密度聚乙烯(LDPE)顆粒料， 料筒末端溫度280。C;另一料筒中紡絲原料為聚丙烯(PP)，熔指為 1500g/10min，料筒末端溫度250。C，毛細(xì)管內(nèi)徑0.6mm。另外，紡絲電壓 為0 50kv，接收方式為導(dǎo)電網(wǎng)，毛細(xì)管的熔體出口與接收裝置的距離 15cm。根據(jù)上述工藝過(guò)程，收集到的并列型纖維直徑在l^m 50(im范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種熔體靜電紡絲生產(chǎn)復(fù)合纖維的裝置，其特征在于它主要包括接收裝置、匯集裝置、毛細(xì)管、噴嘴、加熱圈、料筒、活塞軸、加壓裝置、端蓋、溫度傳感器、高壓靜電發(fā)生器等，接收裝置位于毛細(xì)管正下方，接收裝置連接高壓靜電發(fā)生器的正極輸出端，高壓靜電發(fā)生器的另一電極接地，毛細(xì)管與匯集裝置采取錐面緊配合，毛細(xì)管通過(guò)引出導(dǎo)線與大地相接，噴嘴與匯集裝置采用螺釘連接，噴嘴與料筒通過(guò)螺釘連接，加熱圈包覆在料筒表面，溫度傳感器與料筒采用螺紋連接，端蓋與活塞軸采用螺紋連接，活塞軸可在料筒內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，加壓裝置位于端蓋正上方，毛細(xì)管的熔體出口與接收裝置的距離大于2cm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔體靜電紡絲生產(chǎn)復(fù)合纖維的裝置， 其特征在于，紡絲原料是聚合物顆粒料或粉料或切片或熔體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔體靜電紡絲生產(chǎn)復(fù)合纖維的裝置， 其特征在于，接收裝置(1)可以是導(dǎo)電平板、導(dǎo)電網(wǎng)、巻筒等。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔體靜電紡絲生產(chǎn)復(fù)合纖維的裝置， 其特征在于，聚合物熔融裝置有兩套或多套。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔體靜電紡絲生產(chǎn)復(fù)合纖維的裝置， 其特征在于，毛細(xì)管(3)采用金屬等導(dǎo)電材料制成，其內(nèi)徑小于lmm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔體靜電紡絲生產(chǎn)復(fù)合纖維的裝置， 其特征在于，加壓裝置(8)可以通過(guò)加砝碼的方式或采用微量推進(jìn)器實(shí) 現(xiàn)對(duì)聚合物料加壓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔體靜電紡絲生產(chǎn)復(fù)合纖維的裝置， 其特征在于，噴嘴與料筒也可以直接通過(guò)螺紋連接或兩者加工成一體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔體靜電紡絲生產(chǎn)復(fù)合纖維的裝置， 其特征在于，端蓋與活塞軸可以加工成一體。
專利摘要本實(shí)用新型一種熔體靜電紡絲生產(chǎn)復(fù)合纖維的裝置，屬于靜電紡絲領(lǐng)域。它主要包括接收裝置、匯集裝置、毛細(xì)管、噴嘴、加熱圈、料筒、活塞軸、加壓裝置、端蓋、溫度傳感器、高壓靜電發(fā)生器等，接收裝置位于毛細(xì)管正下方，接收裝置連接高壓靜電發(fā)生器的正極，高壓靜電發(fā)生器的另一電極接地，毛細(xì)管與匯集裝置采取錐面緊配合，毛細(xì)管通過(guò)引出導(dǎo)線與大地相接，噴嘴與匯集裝置及噴嘴與料筒通過(guò)螺釘連接，加熱圈包覆在料筒表面，溫度傳感器與料筒采用螺紋連接，端蓋與活塞軸采用螺紋連接，加壓裝置位于端蓋上方，毛細(xì)管的熔體出口與接收裝置的距離大于2cm。本實(shí)用新型可以同時(shí)對(duì)兩種或多種聚合物進(jìn)行熔體紡絲，以制得并列型或皮芯型等類型的復(fù)合纖維。
文檔編號(hào)D01D5/00GK201367496SQ200920105880
公開(kāi)日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者丁玉梅, 勇 劉, 楊衛(wèi)民, 鄧榮堅(jiān) 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)