[实用新型]绿色高强度熔体喷射纺丝纳米纤维制备装置

说明书

本实用新型公开了绿色高强度熔体喷射纺丝纳米纤维制备装置，包括：螺杆挤出机、计量泵、纺丝喷头组件、网带接收机和切边卷绕机，所述螺杆挤出机与所述计量泵连通，所述计量泵与所述纺丝喷头组件连通，所述纺丝喷头组件与所述网带接收机相对应且相互配合，所述切边卷绕机与所述网带接收机相对应且相互配合将纳米纤维进行卷绕成卷；采用熔体喷射纳米纺丝技术，通过对热塑性聚合物熔体进行加工形成纺丝纳米纤维，制备过程无有毒溶剂挥发，属于绿色制备过程，制备得到的的纳米纤维直径分布均匀，纳米纤维表面密实光滑，不存在孔洞缺陷，力学性能较高；熔体喷射纳米纤维制备装置纺丝效率高，适合工业化大批量生产。

技术领域

本实用新型涉及纳米材料技术领域，具体涉及绿色高强度熔体喷射纺丝纳米纤维制备装置。

背景技术

纳米纤维由于比表面积比微米纤维高100倍以上，在能源、电子、生物医药、卫生防护、催化剂负载、高性能织物、未来建筑材料等方面具有非常广泛的应用场景。静电纺丝作为常用的纳米纤维制备技术，是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。但其生产效率低，不适应大规模生产要求；需要高压静电场，在使用过程中需要相关配套保护装置以确保生产安全性；由于静电场应用，对纤维接收设备有要求，不能将纤维沉积到任意材料表面。

采用溶液喷射纺丝技术制备纳米纤维，可以有效提高纳米纤维制备效率。但使用溶液中溶质需要能在溶剂中溶解，溶剂有氯仿、乙醇、二甲基甲酰胺DMF、三氟乙酸混合物静电纺丝酸和二氯甲烷等有机溶剂，挥发性较好，可快速挥发，保证射流迅速成纤，但有一定毒性，生产环境要求较高。溶剂挥发造成只有1-30％聚合物固化成纤，生产效率低。生产环境温度及湿度影响溶液粘度以及溶剂挥发速率，间接地影响了纤维细度、表面孔特征及纤维可纺性。生产的纤维由于溶剂挥发造成孔洞多，纤维机械强度差。

熔体静电纺丝技术，由于熔体介电性差，需要较高的电压，容易造成电晕现象，对生产原材料要求较高。

因此，亟待绿色高强度熔体喷射纺丝纳米纤维制备装置的出现，采用熔体喷射纳米纺丝技术，通过对热塑性聚合物熔体进行加工形成纳米纤维，聚合物熔体属于高分子流体的浓厚体系，制备过程无有毒溶剂挥发，属于绿色制备过程，适用聚合物原材料范围广泛；环境温湿度对纺丝过程影响不明显；制备得到的纳米纤维直径分布均匀，纳米纤维表面密实光滑，不存在孔洞缺陷，力学性能高；熔体喷射纳米纤维制备装置纺丝效率高，适合工业化大批量生产。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了绿色高强度熔体喷射纺丝纳米纤维制备装置，采用熔体喷射纳米纺丝技术，通过对热塑性聚合物熔体进行加工形成纳米纤维，聚合物熔体属于高分子流体的浓厚体系，制备过程无有毒溶剂挥发，属于绿色制备过程，适用聚合物原材料范围广泛；环境温湿度对纺丝过程影响不明显；制备得到的纳米纤维直径分布均匀，纤维表面密实光滑，不存在孔洞缺陷，力学性能较高；熔体喷射纳米纤维制备技术纺丝效率高，适合工业化大批量生产。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

绿色高强度熔体喷射纺丝纳米纤维制备方法，包括以下制备步骤：

S1将离子盐或减链剂加入到高分子聚合物中得到混合料；

S2将混合料加入到螺杆挤出机中，加热得到聚合物熔体材料；

S3通过计量泵，将聚合物熔体材料通过设定的进给流量加入到纺丝喷头组件中；

S4通过纺丝喷头组件进行熔体气流喷射纳米纺丝至网带接收机中；

S5网带接收机将接收到的纳米纤维传送至切边卷绕机进行卷绕成卷。