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熔喷纺丝喷嘴的研究进展

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:图1-20熔喷纺丝法制备纳米纤维的原理图余凯等人提出一种异形熔喷纺丝喷嘴喷头,并申请相关专利。而该专利通过在熔喷纺丝喷嘴上设置不同孔径形状的异形喷嘴出口,使得熔喷纺丝时可获得特殊几何形状的异形纳米纤维。通过输送模组和喷头模组结合处的方形气腔,使得高速热气流从输送通道送入喷气孔时得到充分缓冲,提高喷气孔喷出气流时的稳定性,避免因高速热气流紊乱从而出现熔喷纺丝纳米纤维质量不稳定现象。

熔喷纺丝喷嘴的研究进展

熔喷纺丝法起源于1954年美国华盛顿海军研究所研究气流喷射法纺丝时,成功制备出5 μm以下的超细纤维,并制造出由这种纤维组成的非织造布。20世纪70年代后期,美国公司Exxon Mobil将这项纺丝技术转为民用,熔喷纺丝法得到迅速发展。图1-20为熔喷纺丝法制备纳米纤维的原理图。聚合物树脂经过挤压熔融后,将其送入喷丝组件中。将熔融状的材料通过多个喷嘴同时挤出,在高速高压热空气流的作用下对熔融材料进行拉伸,拉伸过后的熔融物直径急剧下降,最终获得直径较细的纤维。在熔喷纺丝法中,可以通过选择性地调节诸如聚合物熔体的固有特性和空气的流速、空气的温度、喷嘴几何形状等参数来调节最终形成的熔喷纤维的结构。

图1-20 熔喷纺丝法制备纳米纤维的原理图

余凯等人提出一种异形熔喷纺丝喷嘴喷头,并申请相关专利。现有的熔喷纺丝喷头生产的纤维的截面均为圆形,导致制备得到的熔喷非织造布中纤维之间的摩擦系数低,在缠结过程中易发生滑移现象,导致熔喷非织造布的拉伸强度较低。而该专利通过在熔喷纺丝喷嘴上设置不同孔径形状的异形喷嘴出口,使得熔喷纺丝时可获得特殊几何形状的异形纳米纤维。异形纤维在缠结过程中可以提高纤维网的蓬松度和孔隙率。不同截面的异形纤维之间有一定的嵌锁作用,使得熔喷非织造布各纤维之间摩擦系数增加,有助于非织造布拉伸强度的提高。喷嘴出口形状如图1-21所示。

博文等人提出一种新型的熔喷纺丝喷头结构,如图1-22所示。该熔喷纺丝喷头结构分为输送模组和喷头模组两个部分。输送模组包括熔体输送通道以及两侧的气流输送通道。喷头模组包括喷丝孔以及对称于喷丝孔两侧的缓冲气腔、喷气孔。通过输送模组和喷头模组结合处的方形气腔,使得高速热气流从输送通道送入喷气孔时得到充分缓冲,提高喷气孔喷出气流时的稳定性,避免因高速热气流紊乱从而出现熔喷纺丝纳米纤维质量不稳定现象。(www.xing528.com)

图1-21 熔喷纺丝异形喷嘴出口

图1-22 一种新型熔喷纺丝喷头

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