CN108660525A - 基于拉胀丝的导电拉胀网的加工方法、装置及用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，包括：用于输入聚合物切片并将其加热熔融成粘流态聚合物的材料输入机构；用于将熔融的聚合物通过具有负泊松比结构的喷丝孔挤出形成拉胀丝的拉胀丝纺丝成型机构；用于将拉胀丝铺设成网并喷涂导电物质，再经由具有负泊松比沟槽和粘合剂供给装置的加固辊加固制备得到合适卷装的导电拉胀网的导电拉胀网成型加固及卷绕机构；所述材料输入机构、拉胀丝纺丝成型机构、导电拉胀网成型加固及卷绕机构依照从高分子聚合物到导电拉胀网成型过程依次设置。本发明可以制备得到由拉胀丝铺设成网的导电拉胀网，可用于抗静电服、自加热服装、超级电容器、传感器、吸波材料及电磁屏蔽材料以及过滤材料等。

Description

基于拉胀丝的导电拉胀网的加工方法、装置及用途
技术领域
本发明涉及一种导电拉胀网的加工方法、装置及用途，尤其是对熔融纺丝设备进行改进制备导电拉胀网的方法和设备，属于纺织科学与技术领域。
背景技术
拉胀材料又称负泊松比材料，是一种在断裂韧性、剪切刚度、抗压痕性及能量吸收等方面具有优异性能的纺织材料，由于这种材料特有的拉伸膨胀和挤压收缩的性质，使其在纺织领域尤其是功能纺织制品上的应用广受欢迎。
对于拉胀材料的研究主要集中在结构设计方面，而目前提出的对于拉胀纱的设计主要是采用传统包缠纱纺纱工艺制备得到螺旋状的拉胀纱线，如专利WO2007/125352A1、专利CN2013/103361811A和专利WO2010/146347A1都提出了一种螺旋拉胀纱的加工设备及方法，这种传统方式得到的纱线尺度处于宏观状态，且受结构本身的限制而其泊松比值只在一定范围内呈现负值，这使得其在大变形范围内的纺织制品领域收到限制。而利用以上设计的拉胀纱制备得到的拉胀网的应用更是受到限制，对于拉胀网的设计，除了利用拉胀纱制备，3M公司在专利CN102711921B和专利CN102686380A中均提出了一种拉胀网片的制备方法，其主要通过将初始的拉胀网片制备成具有三维构型的拉胀网片，该种方法对初始网片及原料要求较高，且制备得到的拉胀网难以实现二次加工，难以满足拉胀网在智能、导电等材料领域的需求。
近几年，随着社会科技水平的提高，人们不再仅仅满足于传统的纺织材料，而对轻质、便携及高性能纺织材料的提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的是：赋予拉胀网导电物质，以期制备得到具有多种功能、负泊松比效应明显的拉胀网。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于，包括：
材料输入机构，用于输入聚合物切片并将其加热熔融成粘流态聚合物；
拉胀丝纺丝成型机构，用于将粘流态聚合物通过具有负泊松比结构的喷丝孔挤出形成拉胀丝；
导电拉胀网成型加固及卷绕机构，用于将拉胀丝铺设成网并喷涂导电物质后，再经由具有负泊松比沟槽和粘合剂供给装置的加固辊加固及卷绕辊制备得到导电拉胀网；
所述材料输入机构、拉胀丝纺丝成型机构、导电拉胀网成型加固及卷绕机构依照从高分子聚合物到导电拉胀网成型过程依次设置。
优选地，所述材料输入机构包括料斗及螺杆挤压机，螺杆挤压机设于料斗下方，聚合物切片从料斗的出料口进入螺杆挤压机，螺杆挤压机的螺杆的转动带动聚合物切片沿着螺杆挤压机的螺槽向前运动，螺杆挤压机的螺杆套筒外侧设有加热元件，通过螺杆套筒将热量传递给聚合物切片，聚合物切片接收到的螺杆套筒传递过来的热能以及螺杆挤压机内聚合物切片自身的摩擦、挤压和剪切产生的热能，使聚合物切片在螺杆挤压机内受热熔融成粘流态聚合物，并被螺杆挤压机挤出。
优选地，所述拉胀丝纺丝成型机构包括自上而下设置的纺丝箱、计量泵、喷丝板、具有负泊松比结构的喷丝孔、甬道、调湿风和拉胀丝；
粘流态聚合物输送到纺丝箱内的计量泵中，计量泵通过精确计量粘流态聚合物并连续输送成纤聚合物熔体到喷丝板上的喷丝孔，保证了粘流态聚合物从喷丝孔均匀挤出，计量泵在230～250℃、工作压力为6～30MPa条件下输送高粘度流体；输送到喷丝板的成纤聚合物熔体经喷丝孔均匀喷出；经由喷丝孔喷出的细流，在甬道内被输入的调湿风冷却固化后，形成拉胀丝，该拉胀丝具有负泊松比截面形状。
优选地，所述喷丝孔的负泊松比结构的几何结构为开环式结构，所述负泊松比结构的几何形状为内凹六边形、星形、双箭头形、人字形、内凹蜂窝、内凹菱形、正弦结构、手型结构和旋转矩形中的任意一种；所述喷丝孔在所述喷丝板上呈阵列式排列或呈辐射式排列；所述喷丝孔长径比在0.5～10之间调节；所述负泊松比结构的壁厚范围为0.1～1mm。
优选地，所述导电拉胀网成型加固及卷绕机构包括成网装置、吸风装置、导电颗粒供给装置、加固辊、粘合剂供给装置、导电拉胀网、摩擦辊和卷绕辊；
成网装置设于所述拉胀丝纺丝成型机构下方，接受形成的拉胀丝，成网装置铺网平面下方内设吸风装置，吸风装置将高速下落的拉胀丝均匀吸附在成网装置的铺网平面上形成纤网；导电颗粒供给装置设于成网装置右侧，分别位于成网装置的铺网平面上方和下方，使导电颗粒均匀附着到纤网上；加固辊设于导电颗粒供给装置右侧，且加固辊表面具有负泊松比结构式沟槽，粘合剂供给装置按点阵式排列分布在沟槽内；加固后的纤网为具有负泊松比结构的导电拉胀网并由粘合剂供给装置同步定型加固后输出；摩擦辊和卷绕辊设于加固辊和导电拉胀网右侧，输入的导电拉胀网经由上方的摩擦辊和下方的卷绕辊协同运动卷绕到卷绕辊上，形成合适的纺织制品。
优选地，所述导电颗粒供给装置采用导电物质为金属颗粒、碳纳米管、石墨烯、炭黑中的一种；所述加固辊表面的负泊松比结构式沟槽形状为内凹六边形、星形、双箭头形、人字形、内凹蜂窝、内凹菱形、正弦结构、手型结构和旋转矩形；所述粘合剂供给装置采用超声波、热熔粉末、热熔纤维中的一种。
优选地，所述聚合物切片为聚酯、聚酰胺、聚丙烯等高聚物，或为形状记忆聚氨酯、形状记忆聚酯等形状记忆材料。
本发明的另一个技术方案是提供了一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工方法，其特征在于，采用上述的基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，包括：
步骤1：将聚合物切片加入到材料输入机构的料斗中，聚合物切片依靠自重进入到材料输入机构的螺杆挤压机，通过转动的螺杆，使聚合物切片沿着螺槽向前运动，并在螺杆挤压机套筒外侧的加热元件和聚合物切片自身的摩擦、挤压和剪切产生一定的热量下受热熔融成粘流态聚合物，同时被螺杆挤压机压缩而具有一定熔体压力，以输送到拉胀丝纺丝成型机构；
步骤2：粘流态聚合物输送到拉胀丝纺丝成型机构的纺丝箱内的计量泵中，计量泵通过精确计量聚合物并连续将成纤聚合物熔体输送到拉胀丝纺丝成型机构的喷丝板上的喷丝孔，输送到具有负泊松比结构的喷丝孔的成纤聚合物熔体经喷丝孔均匀喷出形成均匀细流，再在拉胀丝纺丝成型机构的甬道内被输入的调湿风冷却固化，形成具有负泊松比截面形状的拉胀丝；
步骤3：由拉胀丝纺丝成型机构得到的拉胀丝在高速下落到导电拉胀网成型加固及卷绕机构的成网装置上，利用导电拉胀网成型加固及卷绕机构的吸风装置形成的抽吸风将高速下落的拉胀丝均匀吸附在成网装置上铺设成纤网，纤网经向前运动的成网装置输送到导电拉胀网成型加固及卷绕机构的导电颗粒供给装置，设在纤网上下的导电颗粒供给装置向纤网均匀喷洒导电物质，并同步将含有导电物质的纤网向前输送到加固辊，经加固辊表面的负泊松比几何结构式沟槽及沟槽内点阵式排列的粘合剂供给装置，使加固和同步定型后输出的纤网为具有拉胀结构的导电拉胀网，形成的导电拉胀网再输送到摩擦辊和卷绕辊处，在二者的协同作用下卷绕到卷绕辊上，形成合适的纺织制品。
本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述的加工方法得到的导电拉胀网的用途，其特征在于：应用在抗静电服、自加热服装、超级电容器、传感器、吸波材料及电磁屏蔽材料中，利用导电拉胀网的拉胀变形性能纺织顺应人体运动的服装；或将采用形状记忆材料制备得到的导电拉胀网用于对不同尺寸和种类的颗粒进行筛分截留及静电吸附过滤。
本发明适用于高温熔融的聚合物切片，制备得到的拉胀丝具有负泊松比几何结构截面，通过该种拉胀丝铺设形成的纤网再经过导电涂层及赋予拉胀几何结构可得到拉胀性能优异的导电拉胀网，特别地，采用本发明装置可实现形状记忆纺织制品的制备，此外，本发明将纺丝及成网工序一站式完成，流程简单，生产效率高，同时避免了分开式的多步加工工序对产品性能的折损，节约了人力成本。
本发明将输入到拉胀丝纺丝成型机构的熔融聚合物变成具有拉胀结构的拉胀丝，赋予拉胀丝拉胀效应，再成网工艺赋予拉胀丝铺成的纤网导电物质和拉胀几何结构，这不仅使得到的拉胀网具有优异的负泊松效应，同时具有一定的导电性能。而且通过调节拉胀丝纺丝成型机构喷丝孔拉胀结构的尺寸、形状和在纺丝板上的排列方式，以及导电拉胀网成型加固及卷绕机构中加固辊拉胀几何结构的尺寸、形状可实现不同拉胀效应的拉胀丝及导电拉胀网的制备。
本发明着重于拉胀丝纺丝成型机构喷丝孔结构设计和导电拉胀网成型加固及卷绕机构成网装置及加固辊设计，通过喷丝孔拉胀式的结构，使拉胀丝纺丝成型机构喷出的拉胀丝截面呈拉胀结构，再经过导电拉胀网成型加固及卷绕机构的赋予纤网导电物质及拉胀结构式使的得到的纤网兼具导电性质和拉胀几何结构。这种方式形成的拉胀网具有优异的拉伸膨胀和挤缩效应。
本发明的原理在于：拉胀网是通过具有拉胀截面的拉胀丝经过成网工艺形成的，制得的纤网兼具导电性能和拉胀性能，在应用时，不仅会随着材料的拉伸而呈现不同的负泊松比，同时会表现出不同的导电性能。
本发明原理实现的技术方法是：熔融高聚物熔进入喷丝孔，经过具有拉胀结构的喷丝孔形成具有拉胀结构截面的拉胀丝，拉胀丝在成网装置上铺设成网，同时被负载导电物质，进一步通过具有拉胀结构式沟槽的加固辊加固完成具有表面拉胀结构的导电拉胀网的制备。同时，基于喷丝孔及加固辊设计的灵活性，该导电拉胀网加工装置适用于各种具有类似纺丝及加固设备的加工装置，如：熔融纺丝、溶液纺丝、液晶纺丝、凝胶纺丝、静电纺丝等。，实施流程简单且加工效率高，适用于推广使用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明制备得到的拉胀网兼具拉胀性能和导电性能，可应用于抗静电服、自加热服装、超级电容器、传感器、吸波材料及电磁屏蔽材料等，不仅能满足电学性能要求，同时其拉胀变形特点能够顺应人体运动而呈现最合适的状态；此外，还可通过采用形状记忆材料制备得到导电拉胀网以用于对不同尺寸和种类的颗粒进行筛分截留及静电吸附过滤。
2、本发明加工流程简单，加工设备灵活，适用于各种具有类似纺丝及加固设备的加工装置，如溶液纺丝、液晶纺丝、凝胶纺丝、静电纺丝等
3、本发明以各类聚合物切片为原料，实现了直接成网，改进了由纤维到纱线，再由纱线编织成织物真个过程中对原料的浪费和性能的折损，实现了原料的最大利用。
附图说明
图1为基于拉胀丝的导电拉胀网加工装置主视图；
图2为基于拉胀丝的导电拉胀网加工装置喷丝板正视图；
图3(a)至3(c)为基于拉胀丝的导电拉胀网加工装置喷丝板上喷丝孔可用负泊松比结构；
图4为基于拉胀丝的导电拉胀网加工装置加固辊正视图；
图5(a)至5(c)为基于拉胀丝的导电拉胀网加工装置加固辊表面负泊松结构；
图6为基于拉胀丝的导电拉胀网加工装置制备的导电拉胀网结构示意图
附图标记说明：
1一材料输入机构，11一聚合物切片、12一料斗、13一螺杆挤压机；
2一拉胀丝纺丝成型机构，21一纺丝箱、22一计量泵、23一喷丝板、24一喷丝孔、25一甬道、26一调湿风、27一拉胀丝；
3一导电拉胀网成型加固及卷绕机构，31一成网装置、32一吸风装置、33一导电颗粒供给装置、34一加固辊、35一粘合剂供给装置、36一导电拉胀网、37一摩擦辊、38一卷绕辊。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
图1、图2、图3和图4、图5分别为基于熔融纺的拉胀丝的加工装置主视图、喷丝板正视图、喷丝板上喷丝孔可用负泊松比结构和加固辊的正视图、加固辊表面负泊松比结构；
所述的基于熔融纺的拉胀丝的加工装置包括用于输入聚合物切片11并将其加热熔融成粘流态聚合物的材料输入机构1；用于将熔融的聚合物通过具有负泊松比结构的喷丝孔24挤出形成拉胀丝27的拉胀丝纺丝成型机构2；用于将拉胀丝27铺设成网并喷涂导电物质，再经由具有负泊松比沟槽和粘合剂供给装置35的加固辊34加固及卷绕辊38制备得到导电拉胀网的导电拉胀网成型加固及卷绕机构3；材料输入机构1、拉胀丝纺丝成型机构2、导电拉胀网成型加固及卷绕机构3依照从高分子聚合物到导电拉胀网成型过程依次设置。
材料输入机构1包括聚合物切片11、料斗12、螺杆挤压机13，聚合物切片11依靠自重从料斗12的出料口进入螺杆挤压机13。由于螺杆的转动，带动聚合物切片11沿着螺槽向前运动。螺杆套筒外侧设有加热元件，通过套筒将热量传递给聚合物切片11，同时螺杆挤压机13内聚合物切片11自身的摩擦、挤压和剪切也会产生一定的热能，使聚合物切片11在螺杆挤压机13内受热熔融成粘流态聚合物，并被螺杆挤压机13压缩而具有一定熔体压力，进而输送到下一机构。
拉胀丝纺丝成型机构2包括自上而下设置的纺丝箱21、计量泵22、喷丝板23、喷丝孔24、甬道25、调湿风26、拉胀丝27，经过螺杆挤压机13的熔融聚合物输送到纺丝箱21内的计量泵22中，计量泵22通过精确计量聚合物并连续输送成纤聚合物熔体到喷丝板23上的喷丝孔24，保证了纺丝熔体从喷丝孔24均匀挤出，计量泵一般要在230～250℃、工作压力为6～30MPa条件下输送高粘度流体；输送到喷丝板23的成纤聚合物熔体经喷丝孔24均匀喷出，其中喷丝板23上的喷丝孔24具有负泊松比结构，如图2和图3所示，故经由喷丝孔24喷出的细流，在甬道25内被输入的调湿风26冷却固化，最后形成连续的具有负泊松比截面形状的拉胀丝27。
导电拉胀网成型加固及卷绕机构3由成网装置31、吸风装置32、导电颗粒供给装置33、加固辊34、粘合剂供给装置35、导电拉胀网36、摩擦辊37和卷绕辊38构成，所述各组成组件自左向右按照导电拉胀网36成型过程依次设置，由拉胀丝纺丝成型机构2输送来的拉胀丝27在成网装置31上铺设成网，吸风装置32形成的抽吸风用于将高速下落的拉胀丝27均匀吸附在成网装置31上，纤网经向前运动的成网装置输送到导电颗粒供给装置33，导电颗粒供给装置33向纤网均匀喷洒导电颗粒或导电液体，得到的含有导电物质的纤网向前输送到加固辊34，加固辊34表面具有负泊松比结构式沟槽，如图5所示，且沟槽内分布着点阵式排列的粘合剂供给装置35，如图4所示，使得经加固辊34加固得到的纤网具有负泊松比结构，制得的导电拉胀网36结构如图6所示，形成的导电拉胀网36输送到摩擦辊37处，在摩擦辊37的作用下连续卷绕到卷绕辊38上，形成合适的纺织制品。
下面以几个具体的实施例说明本发明装置的使用方法。
实施例1内凹六边形聚酯导电拉胀网的制备
采用聚合物切片为干燥的聚酯切片；喷丝孔24的负泊松比结构为内凹六边形，如图3(a)所示，采用喷丝板大小为45cm*20cm，喷丝孔个数为1000孔/m，喷丝孔直径为0.30mm；导电颗粒供给装置33喷射的导电物质为炭黑，炭黑颗粒粒径为8～10nm；加固辊表面负泊松比结构为内凹六边形，如图5(a)所示，沿加固辊长度方向排列有10个内凹六边形单元。
将聚合物切片11加入到料斗12中，依靠自重进入到螺杆挤压机13，通过转动的螺杆，使聚合物切片11沿着螺槽向前运动，并在螺杆挤压机13套筒外侧的加热元件和聚合物切片11自身的摩擦、挤压和剪切产生一定的热量下受热熔融成粘流态聚合物，同时被螺杆挤压机13压缩而具有一定熔体压力，熔融的聚合物随后进入纺丝箱21内的计量泵22中，计量泵22通过精确计量聚合物并连续将成纤聚合物熔体输送到喷丝板23上的喷丝孔24，经喷丝孔24均匀喷出的细流在甬道25内被输入的调湿风26冷却固化，形成具有负泊松比截面形状的拉胀丝27，得到的拉胀丝27高速下落到成网装置31上，利用吸风装置32形成的抽吸风将高速下落的拉胀丝27均匀吸附在成网装置31上铺设成网，纤网经向前运动的成网装置31输送到导电颗粒供给装置33，设在纤网上下的导电颗粒供给装置33向纤网均匀喷洒导电物质，并同步将含有导电物质的纤网向前输送到加固辊34，经加固辊表面的负泊松比几何结构式沟槽及沟槽内点阵式排列的粘合剂供给装置35，形成导电拉胀网，再输送到摩擦辊37和卷绕辊38处，在二者的协同作用下卷绕到卷绕辊38上，制备得到聚酯导电拉胀网。
实施例2内凹六边形聚丙烯导电拉胀网的制备
采用聚合物切片为干燥的聚丙烯切片；喷丝孔24的负泊松比结构为内凹六边形，如图3(a)所示，采用喷丝板大小为50cm*25cm，喷丝孔个数为1200孔/m，喷丝孔直径为0.50mm；导电颗粒供给装置33喷射的导电物质为银纳米颗粒，粒径为20nm；加固辊表面负泊松比结构为内凹六边形，如图5(a)所示，沿加固辊长度方向排列有12个内凹六边形单元。
将聚合物切片11加入到料斗12中，依靠自重进入到螺杆挤压机13，通过转动的螺杆，使聚合物切片11沿着螺槽向前运动，并在螺杆挤压机13套筒外侧的加热元件和聚合物切片11自身的摩擦、挤压和剪切产生一定的热量下受热熔融成粘流态聚合物，同时被螺杆挤压机13压缩而具有一定熔体压力，熔融的聚合物随后进入纺丝箱21内的计量泵22中，计量泵22通过精确计量聚合物并连续将成纤聚合物熔体输送到喷丝板23上的喷丝孔24，经喷丝孔24均匀喷出的细流在甬道25内被输入的调湿风26冷却固化，形成具有负泊松比截面形状的拉胀丝27，得到的拉胀丝27高速下落到成网装置31上，利用吸风装置32形成的抽吸风将高速下落的拉胀丝27均匀吸附在成网装置31上铺设成网，纤网经向前运动的成网装置31输送到导电颗粒供给装置33，设在纤网上下的导电颗粒供给装置33向纤网均匀喷洒导电物质，并同步将含有导电物质的纤网向前输送到加固辊34，经加固辊表面的负泊松比几何结构式沟槽及沟槽内点阵式排列的粘合剂供给装置35，形成导电拉胀网，再输送到摩擦辊37和卷绕辊38处，在二者的协同作用下卷绕到卷绕辊38上，形成聚丙烯导电拉胀网。
实施例3内凹六边形聚酰胺导电拉胀网的制备
采用聚合物切片为干燥的聚酰胺切片；喷丝孔24的负泊松比结构为内凹六边形，如图3(a)所示，采用喷丝板大小为45cm*20cm，喷丝孔个数为1000孔/m，喷丝孔直径为0.20mm；导电颗粒供给装置33喷射的导电物质为铜纳米颗粒，粒径为10nm；加固辊表面负泊松比结构为内凹六边形，如图5(a)所示，沿加固辊长度方向排列有10个内凹六边形单元。
将聚合物切片11加入到料斗12中，依靠自重进入到螺杆挤压机13，通过转动的螺杆，使聚合物切片11沿着螺槽向前运动，并在螺杆挤压机13套筒外侧的加热元件和聚合物切片11自身的摩擦、挤压和剪切产生一定的热量下受热熔融成粘流态聚合物，同时被螺杆挤压机13压缩而具有一定熔体压力，熔融的聚合物随后进入纺丝箱21内的计量泵22中，计量泵22通过精确计量聚合物并连续将成纤聚合物熔体输送到喷丝板23上的喷丝孔24，经喷丝孔24均匀喷出的细流在甬道25内被输入的调湿风26冷却固化，形成具有负泊松比截面形状的拉胀丝27，得到的拉胀丝27高速下落到成网装置31上，利用吸风装置32形成的抽吸风将高速下落的拉胀丝27均匀吸附在成网装置31上铺设成网，纤网经向前运动的成网装置31输送到导电颗粒供给装置33，设在纤网上下的导电颗粒供给装置33向纤网均匀喷洒导电物质，并同步将含有导电物质的纤网向前输送到加固辊34，经加固辊表面的负泊松比几何结构式沟槽及沟槽内点阵式排列的粘合剂供给装置35，形成导电拉胀网，再输送到摩擦辊37和卷绕辊38处，在二者的协同作用下卷绕到卷绕辊38上，形成聚酰胺导电拉胀网。
实施例4星形聚酯导电拉胀网的制备
采用聚合物切片为干燥的聚酯切片；喷丝孔24的负泊松比结构为星形，如图3(b)所示，采用喷丝板大小为45cm*20cm，喷丝孔个数为1000孔/m，喷丝孔直径为0.30mm；导电颗粒供给装置33喷射的导电物质为炭黑，炭黑颗粒粒径为8～10nm；加固辊表面负泊松比结构为星形，如图5(b)所示，沿加固辊长度方向排列有10个内凹六边形单元。
将聚合物切片11加入到料斗12中，依靠自重进入到螺杆挤压机13，通过转动的螺杆，使聚合物切片11沿着螺槽向前运动，并在螺杆挤压机13套筒外侧的加热元件和聚合物切片11自身的摩擦、挤压和剪切产生一定的热量下受热熔融成粘流态聚合物，同时被螺杆挤压机13压缩而具有一定熔体压力，熔融的聚合物随后进入纺丝箱21内的计量泵22中，计量泵22通过精确计量聚合物并连续将成纤聚合物熔体输送到喷丝板23上的喷丝孔24，经喷丝孔24均匀喷出的细流在甬道25内被输入的调湿风26冷却固化，形成具有负泊松比截面形状的拉胀丝27，得到的拉胀丝27高速下落到成网装置31上，利用吸风装置32形成的抽吸风将高速下落的拉胀丝27均匀吸附在成网装置31上铺设成网，纤网经向前运动的成网装置31输送到导电颗粒供给装置33，设在纤网上下的导电颗粒供给装置33向纤网均匀喷洒导电物质，并同步将含有导电物质的纤网向前输送到加固辊34，经加固辊表面的负泊松比几何结构式沟槽及沟槽内点阵式排列的粘合剂供给装置35，形成导电拉胀网，再输送到摩擦辊37和卷绕辊38处，在二者的协同作用下卷绕到卷绕辊38上，制备得到聚酯导电拉胀网。
实施例5双箭头形聚丙烯导电拉胀网的制备
采用聚合物切片为干燥的聚丙烯切片；喷丝孔24的负泊松比结构为双箭头形，如图3(c)所示，采用喷丝板大小为50cm*25cm，喷丝孔个数为1200孔/m，喷丝孔直径为0.50mm；导电颗粒供给装置33喷射的导电物质为银纳米颗粒，粒径为20nm；加固辊表面负泊松比结构为双箭头形，如图5(c)所示，沿加固辊长度方向排列有12个内凹六边形单元。
将聚合物切片11加入到料斗12中，依靠自重进入到螺杆挤压机13，通过转动的螺杆，使聚合物切片11沿着螺槽向前运动，并在螺杆挤压机13套筒外侧的加热元件和聚合物切片11自身的摩擦、挤压和剪切产生一定的热量下受热熔融成粘流态聚合物，同时被螺杆挤压机13压缩而具有一定熔体压力，熔融的聚合物随后进入纺丝箱21内的计量泵22中，计量泵22通过精确计量聚合物并连续将成纤聚合物熔体输送到喷丝板23上的喷丝孔24，经喷丝孔24均匀喷出的细流在甬道25内被输入的调湿风26冷却固化，形成具有负泊松比截面形状的拉胀丝27，得到的拉胀丝27高速下落到成网装置31上，利用吸风装置32形成的抽吸风将高速下落的拉胀丝27均匀吸附在成网装置31上铺设成网，纤网经向前运动的成网装置31输送到导电颗粒供给装置33，设在纤网上下的导电颗粒供给装置33向纤网均匀喷洒导电物质，并同步将含有导电物质的纤网向前输送到加固辊34，经加固辊表面的负泊松比几何结构式沟槽及沟槽内点阵式排列的粘合剂供给装置35，形成导电拉胀网，再输送到摩擦辊37和卷绕辊38处，在二者的协同作用下卷绕到卷绕辊38上，形成聚丙烯导电拉胀网。

Claims (9)

1.一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于，包括：
材料输入机构(1)，用于输入聚合物切片(11)并将其加热熔融成粘流态聚合物；
拉胀丝纺丝成型机构(2)，用于将粘流态聚合物通过具有负泊松比结构的喷丝孔(24)挤出形成拉胀丝(27)；
导电拉胀网成型加固及卷绕机构(3)，用于将拉胀丝(27)铺设成网并喷涂导电物质后，再经由具有负泊松比沟槽和粘合剂供给装置(35)的加固辊(34)加固及卷绕辊(38)制备得到导电拉胀网；
所述材料输入机构(1)、拉胀丝纺丝成型机构(2)、导电拉胀网成型加固及卷绕机构(3)依照从高分子聚合物到导电拉胀网成型过程依次设置。
2.如权利要求1所述的一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于：所述材料输入机构(1)包括料斗(12)及螺杆挤压机(13)，螺杆挤压机(13)设于料斗(12)下方，聚合物切片(11)从料斗(12)的出料口进入螺杆挤压机(13)，螺杆挤压机(13)的螺杆的转动带动聚合物切片(11)沿着螺杆挤压机(13)的螺槽向前运动，螺杆挤压机(13)的螺杆套筒外侧设有加热元件，通过螺杆套筒将热量传递给聚合物切片(11)，聚合物切片(11)接收到的螺杆套筒传递过来的热能以及螺杆挤压机(13)内聚合物切片(11)自身的摩擦、挤压和剪切产生的热能，使聚合物切片(11)在螺杆挤压机(13)内受热熔融成粘流态聚合物，并被螺杆挤压机(13)挤出。
3.如权利要求1所述的一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于：所述拉胀丝纺丝成型机构(2)包括自上而下设置的纺丝箱(21)、计量泵(22)、喷丝板(23)、具有负泊松比结构的喷丝孔(24)、甬道(25)、调湿风(26)和拉胀丝(27)；
粘流态聚合物输送到纺丝箱(21)内的计量泵(22)中，计量泵(22)通过精确计量粘流态聚合物并连续输送成纤聚合物熔体到喷丝板(23)上的喷丝孔(24)，保证了粘流态聚合物从喷丝孔(24)均匀挤出，计量泵(22)在230～250℃、工作压力为6～30MPa条件下输送高粘度流体；输送到喷丝板(23)的成纤聚合物熔体经喷丝孔(24)均匀喷出；经由喷丝孔(24)喷出的细流，在甬道(25)内被输入的调湿风(26)冷却固化后，形成拉胀丝(27)，该拉胀丝(27)具有负泊松比截面形状。
4.如权利要求3所述的一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于：所述喷丝孔(24)的负泊松比结构的几何结构为开环式结构，所述负泊松比结构的几何形状为内凹六边形、星形、双箭头形、人字形、内凹蜂窝、内凹菱形、正弦结构、手型结构和旋转矩形中的任意一种；所述喷丝孔(24)在所述喷丝板(23)上呈阵列式排列或呈辐射式排列；所述喷丝孔(24)长径比在0.5～10之间调节；所述负泊松比结构的壁厚范围为0.1～1mm。
5.如权利要求1所述的一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于：所述导电拉胀网成型加固及卷绕机构(3)包括成网装置(31)、吸风装置(32)、导电颗粒供给装置(33)、加固辊(34)、粘合剂供给装置(35)、导电拉胀网(36)、摩擦辊(37)和卷绕辊(38)；
成网装置(31)设于所述拉胀丝纺丝成型机构(2)下方，接受形成的拉胀丝(27)，成网装置(31)铺网平面下方内设吸风装置(32)，吸风装置(32)将高速下落的拉胀丝(27)均匀吸附在成网装置(31)的铺网平面上形成纤网；导电颗粒供给装置(33)设于成网装置(31)右侧，分别位于成网装置(31)的铺网平面上方和下方，使导电颗粒均匀附着到纤网上；加固辊(34)设于导电颗粒供给装置(33)右侧，且加固辊(34)表面具有负泊松比结构式沟槽，粘合剂供给装置(35)按点阵式排列分布在沟槽内；加固后的纤网为具有负泊松比结构的导电拉胀网(36)并由粘合剂供给装置(35)同步定型加固后输出；摩擦辊(37)和卷绕辊(38)设于加固辊(34)和导电拉胀网(36)右侧，输入的导电拉胀网(36)经由上方的摩擦辊(37)和下方的卷绕辊(38)协同运动卷绕到卷绕辊(38)上，形成合适的纺织制品。
6.如权利要求5所述的一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于：所述导电颗粒供给装置(33)采用导电物质为金属颗粒、碳纳米管、石墨烯、炭黑中的一种；所述加固辊(34)表面的负泊松比结构式沟槽形状为内凹六边形、星形、双箭头形、人字形、内凹蜂窝、内凹菱形、正弦结构、手型结构和旋转矩形；所述粘合剂供给装置(35)采用超声波、热熔粉末、热熔纤维中的一种。
7.如权利要求1所述的一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于：所述聚合物切片(11)为高聚物，或为形状记忆材料。
8.一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工方法，其特征在于，采用权利要求1-7中任一项所述的基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，包括：
步骤1：将聚合物切片(11)加入到材料输入机构(1)的料斗(12)中，聚合物切片(11)依靠自重进入到材料输入机构(1)的螺杆挤压机(13)，通过转动的螺杆，使聚合物切片(11)沿着螺槽向前运动，并在螺杆挤压机(13)套筒外侧的加热元件和聚合物切片(11)自身的摩擦、挤压和剪切产生一定的热量下受热熔融成粘流态聚合物，同时被螺杆挤压机(13)压缩而具有一定熔体压力，以输送到拉胀丝纺丝成型机构(2)；
步骤2：粘流态聚合物输送到拉胀丝纺丝成型机构(2)的纺丝箱(21)内的计量泵(22)中，计量泵(22)通过精确计量聚合物并连续将成纤聚合物熔体输送到拉胀丝纺丝成型机构(2)的喷丝板(23)上的喷丝孔(24)，输送到具有负泊松比结构的喷丝孔(24)的成纤聚合物熔体经喷丝孔(24)均匀喷出形成均匀细流，再在拉胀丝纺丝成型机构(2)的甬道(25)内被输入的调湿风(26)冷却固化，形成具有负泊松比截面形状的拉胀丝(27)；
步骤3：由拉胀丝纺丝成型机构(2)得到的拉胀丝(27)在高速下落到导电拉胀网成型加固及卷绕机构(3)的成网装置(31)上，利用导电拉胀网成型加固及卷绕机构(3)的吸风装置(32)形成的抽吸风将高速下落的拉胀丝(27)均匀吸附在成网装置(31)上铺设成纤网，纤网经向前运动的成网装置(31)输送到导电拉胀网成型加固及卷绕机构(3)的导电颗粒供给装置(33)，设在纤网上下的导电颗粒供给装置(33)向纤网均匀喷洒导电物质，并同步将含有导电物质的纤网向前输送到加固辊(34)，经加固辊(34)表面的负泊松比几何结构式沟槽及沟槽内点阵式排列的粘合剂供给装置(35)，使加固和同步定型后输出的纤网为具有拉胀结构的导电拉胀网(36)，形成的导电拉胀网(36)再输送到摩擦辊(37)和卷绕辊(38)处，在二者的协同作用下卷绕到卷绕辊(38)上，形成合适的纺织制品。
9.采用如权利要求8所述的加工方法得到的导电拉胀网的用途，其特征在于：应用在抗静电服、自加热服装、超级电容器、传感器、吸波材料及电磁屏蔽材料中，利用导电拉胀网的拉胀变形性能纺织顺应人体运动的服装；或将采用形状记忆材料制备得到的导电拉胀网用于对不同尺寸和种类的颗粒进行筛分截留及静电吸附过滤。
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