CN108914234A - 一种用于生产特种纤维的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于生产特种纤维的设备，所述用于生产特种纤维的设备包括混合槽，挤出器，纺丝头和卷取机构，本发明提供的设备具有自动化智能化的优势，流程受控于智能控制机构，实现了入料、纺丝、系列加工、收集等多环节的一体化，节省人力物力。

Description

一种用于生产特种纤维的设备

技术领域

本发明涉及用于机械设备领域，尤其涉及一种用于生产特种纤维的设备。

背景技术

特种纤维分别具有不同的特殊性能，如耐强腐蚀、低磨损、耐高温、耐辐射、抗燃、耐高电压、高强度高模量、高弹性、反渗透、高效过滤、吸附、离子交换、导光、导电以及多种医学功能。特种纤维按性能主要包括耐腐蚀纤维：耐高温纤维：聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯砜酰胺纤维、聚酰胺酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维等；高强度高模量纤维：聚苯二甲酰对苯二胺纤维、芳香族聚酰胺共聚纤维、杂环族聚酰胺纤维、碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维等；功能纤维：中空纤维半透膜、活性碳纤维、超细纤维毡、吸油纤维毡、光导纤维、导电纤维等；弹性体纤维：聚酯型和聚醚型聚氨基甲酸酯纤维、聚丙烯酸酯类纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维等。

大多数特种纤维制备工艺难度较大，需要先用传统的纺丝技术纺出线型或分子量较低的纤维，然后再分别进行环化、交联、金属螯合、高温热处理、表面物理化学处理或等离子体处理等工序方能制得成品纤维；还有的需要采用乳液纺丝、反应纺丝、液晶纺丝、干喷湿纺、相分离纺丝、高压静电纺丝、高速气流熔融喷射和特殊的复合纺丝技术等新型纺丝工艺；也有的利用现有的合成纤维，通过功能团反应获得各种离子交换基团或转化为特种纤维。

本发明提供一种用于生产特种纤维的设备，其可用于生产一种具有极高的韧性与强度的特种纤维，所述特种纤维可防性高、性能优异、适用于多种工业场景。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于生产特种纤维的设备。

本发明是以如下技术方案实现的：

一种用于生产特种纤维的设备，所述设备包括混合槽，挤出器，纺丝头和卷取机构。

进一步地，所述设备包括混合槽，所述混合槽通过连通管与超声波反应器连通，所述超声波反应器设置在运动机构上，超声波反应器的运动轨迹受运动机构控制，所述超声波反应器下方连接有挤出器，所述挤出器下方连接有纺丝头，所述挤出器及纺丝头设置在加热炉内部，所述纺丝头下方设置有传送装置，用于将丝线传送至下一反应室，传送装置将丝线依次传送至第一冷却室，第二冷却室，置换室，所述第一冷却室、第二冷却室、置换室内均设置有滑轮机构，用于传送丝线，丝线通过置换室后被传送至烘干机构，丝线通过烘干机构后进入拉伸机构，之后被卷取机构收集。

进一步地，所述混合槽顶端设置有进料口，所述混合槽内部设置有搅拌机构。

进一步地，所述烘干机构包括平行设置的顶部烘干装置及底部烘干装置，所述顶部烘干装置设置有向下出风的热风出口，所述底部烘干装置设置有向上出风的热风出口，所述顶部烘干装置及底部烘干装置均连接有电热鼓风机。

进一步地，所述混合槽、运动机构、超声波反应器、加热炉、传送装置、第一冷却室，第二冷却室，置换室、烘干机构、拉伸机构、卷取机构均受智能控制机构控制。

进一步地，所述设备生产的特种纤维含有糖蛋白。

本发明的有益效果是：本发明提供的设备具有自动化智能化的优势，流程受控于智能控制机构，实现了入料、纺织、系列加工、收集等多环节的一体化，节省人力物力。本发明创造性的提供了一种新型特种纤维，NaCl会破坏PVA的链式氢键的部分链接，使PVA不易自身交缠，并使得PVA的氢键打开后在溶剂作用下与聚(二羟基苯撑并吡啶双咪唑)交联，糖蛋白具有成膜特性，并且其为大分子，分子量相当高，可在盐改性PVA-聚(二羟基苯撑并吡啶双咪唑)的外表面形成一层极薄的大分子膜结构，改善了聚合物易于团聚所造成的缺陷，糖蛋白形成的大分子膜结构将盐改性PVA-聚(二羟基苯撑并吡啶双咪唑)包覆、封存、改变其表面形态，使得纤维长分子也能够充分解缠，降低了纤维分子碰撞、缠结和团聚的几率。同时，本发明采用了三步凝固浴，骤冷之后进行温度梯度性升高，使得纤维分子保持良好的轴向取向状态，取向度相对于现有技术得到了很大提升，有利于提高纤维拉伸强度。

附图说明

图1是本实施例提供的用于生产特种纤维的设备结构示意图；

其中，1-第一混合槽，2-运动机构，3-超声波反应器，4-加热炉，5-传送装置，6-挤出器，7-纺丝头，8-第一冷却室，9-第二冷却室，10-置换室，11-烘干机构，12-拉伸机构，13-智能控制机构，14-卷取机构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的设备、原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规商业途径购买得到的设备、原料、试剂。

实施例1：

本发明提供一种用于生产特种纤维的设备，如图1所示，本发明所述设备包括混合槽1，所述混合槽1顶端设置有进料口，所述混合槽1内部设置有搅拌机构，所述混合槽1通过连通管与超声波反应器3连通，所述超声波反应器3设置在运动机构2上，超声波反应器3的运动轨迹受运动机构2控制，所述超声波反应器3下方连接有挤出器6，所述挤出器6下方连接有纺丝头7，所述挤出器6及纺丝头7设置在加热炉4内部，所述纺丝头7下方设置有传送装置5，用于将丝线传送至下一反应室，传送装置5将丝线依次传送至第一冷却室8，第二冷却室9，置换室10，所述第一冷却室、第二冷却室、置换室内均设置有滑轮机构，用于传送丝线，丝线通过置换室后被传送至烘干机构11，所述烘干机构包括平行设置的顶部烘干装置及底部烘干装置，所述顶部烘干装置设置有向下出风的热风出口，所述底部烘干装置设置有向上出风的热风出口，所述顶部烘干装置及底部烘干装置均连接有电热鼓风机，丝线通过烘干机构11后进入拉伸机构12，之后被卷取机构14收集待用。

所述混合槽、运动机构、超声波反应器、加热炉、传送装置、第一冷却室，第二冷却室，置换室、烘干机构、拉伸机构、卷取机构均受智能控制机构13控制。智能控制机构控制混合槽的搅拌机构，智能控制机构控制运动机构的运动速率和运动方式，智能控制机构控制超声波反应室的反应参数，智能控制机构控制加热炉、第一冷却室、第二冷却室、置换室的温度参数，智能控制机构控制烘干机构的工作状态及温度，智能控制机构控制拉伸机构的运动参数及拉伸次数、智能控制机构控制传送装置及卷取机构的速率，纺织启示时，从卷取机构固定一紧固绳，逆向穿过拉伸机构、烘干机构、置换室、第二冷却室、第一冷却室与初仿丝线结绳相连，使初仿丝线按照既定轨迹运动。

实施例2：

新型特种纤维的制备方法如下：

糖蛋白原液的获得：选取适量螺类水煮液为原料，优选地，为福寿螺，高压煮沸5小时，将其减压浓缩，浓缩至固形物含量为35-55％，得浓缩液；将上述浓缩液加入无水乙醇，使其终浓度为65％，在低温条件下沉淀2-3h；将乙醇沉淀后的溶液进行离心，收集沉淀；将所述沉淀进行干燥，干燥后粉碎获得初筛粉末；将所述初筛粉末采用正己烷脱脂，脱脂后抽滤去除有机溶剂，收集固体物料，干燥得二筛粉末，将二筛粉末加入到纯净水中，加热至充分溶解，然后冷却，离心去除不溶沉淀，收集上清液，纯净水的用量为二筛粉末的50倍；将得到的上清液通过10000Da截留分子量的滤膜进行超滤，收集截留液，干燥得糖蛋白粉。

取适量糖蛋白粉、聚乙烯醇、氯化钾、聚(二羟基苯撑并吡啶双咪唑)溶于第一溶剂δ-丁内酯，上述成分均加入到混合槽中，使各成分终浓度为糖蛋白粉/δ-丁内酯15％，聚乙烯醇/δ-丁内酯8.9％，氯化钾/δ-丁内酯0.1％，聚(二羟基苯撑并吡啶双咪唑)/δ-丁内酯11％，上述混合物通过连通管进入超声波反应器中，超声处理2小时，使上述溶剂充分分散至第一溶剂中，得到分散均匀的纺丝原液。

应用本发明提供的用于生产特种纤维的设备进行凝胶纺丝，设定参数为：喷丝口单孔直径1.0mm，基础速度1.1m/min，纺丝温度75-85℃，气隙高度3.8，在第一冷却室内进行第一次凝固浴，采用体积比为90％的δ-丁内酯，温度为-20℃，在第二冷却室内进行第二次凝固浴，采用体积比为45％的δ-丁内酯，温度为-10℃，在置换室内进行第三次凝固浴，采用体积比为45％的DMSO，温度为0℃，冷却后的凝胶丝条会存在一定团聚现象，凝胶纺丝结束后对原丝进行烘干，之后进行拉伸，优选地，进行三次拉伸，参数为：第一次拉伸应力22MPa，拉伸温度为128℃，速度为1mm/min，第一次拉伸应力24MPa，拉伸温度为134℃，速度为1.5mm/min，第三次拉伸应力26MPa，拉伸温度为140℃，速度为2mm/min，得到所述新型特种纤维。

传统纺丝方法中纤维结构容易形成缺陷例如分子末端、分析间及自身缠结、折叠等，增加分子量是减少分子末端数量的有效方法，纤维强度也在一定程度上随分子量的增加而增大，然而，随着相对分子量的增大，溶体粘度急剧升高会造成防止原液的可纺性降低，因此，既要保证分子量聚合物有足够大的分子量，同时又要考虑到纤维原液的可纺性。本发明创造性的提供了一种新型特种纤维，NaCl会破坏PVA的链式氢键的部分链接，使PVA不易自身交缠，并使得PVA的氢键打开后在溶剂作用下与聚(二羟基苯撑并吡啶双咪唑)交联，糖蛋白具有成膜特性，并且其为大分子，分子量相当高，可在盐改性PVA-聚(二羟基苯撑并吡啶双咪唑)的外表面形成一层极薄的大分子膜结构，改善了聚合物易于团聚所造成的缺陷，糖蛋白形成的大分子膜结构将盐改性PVA-聚(二羟基苯撑并吡啶双咪唑)包覆、封存、改变其表面形态，使得纤维长分子也能够充分解缠，降低了纤维分子碰撞、缠结和团聚的几率。同时，本发明采用了三步凝固浴，骤冷之后进行温度梯度性升高，使得纤维分子保持良好的轴向取向状态，取向度相对于现有技术得到了很大提升，有利于提高纤维拉伸强度。

实施例3

对本发明提供的新型特种纤维进行了以下性能检测：

分子量检测：采用粘度法对本发明提供的新型特种纤维进行检测，将试样溶解于DMF中，通过搅拌进行机械解缠，在0、5、15、25、35、45℃下使用粘度计进行测定，用外推法计算得到新型特种纤维的分别为：71.2万，72.7万，72.5万，71.9万，72.3万，由此可见，本发明提供的新型特种纤维在0-45℃下状态稳定，性能优异。

取向度测试：去30cm纤维制成样品，根据纤维旦数悬挂相应砝码，在声速取向测定仪上进行声速测定，取向度高于97.9％。

力学性能测试：将纤维分别制成长宽为10mm(型号1#)、20mm(型号2#)、30mm(型号3#)的方形试样，在拉伸测试仪上进行测试，每个型号平行测定10次，取平均值，结果如表1所示。

表1 力学性能测试

型号	断裂伸长率(％)	拉伸强度(kg.cm-2)	弹性模量(GPa)
				型号1#	110.34	558.43	2.79
型号2#	110.75	561.23	2.81
				型号3#	109.98	559.74	2.77

新型特种纤维通过糖蛋白的成膜性能使糖蛋白与盐改性PVA-聚(二羟基苯撑并吡啶双咪唑)融合成一个整体，但存在界面，使得两个组份相互融合又独立发挥作用，应力通过盐改性PVA-聚(二羟基苯撑并吡啶双咪唑)与糖蛋白界面传递，当材料受力后，由界面做媒介，使盐改性PVA-聚(二羟基苯撑并吡啶双咪唑)与糖蛋白膜同时承受荷载，使得新型特种纤维具有极高的韧性与强度。

Claims (6)

1.一种用于生产特种纤维的设备，其特征在于，所述设备包括混合槽，挤出器，纺丝头和卷取机构。

2.根据权利要求1所述设备，其特征在于，所述设备包括混合槽，所述混合槽通过连通管与超声波反应器连通，所述超声波反应器设置在运动机构上，超声波反应器的运动轨迹受运动机构控制，所述超声波反应器下方连接有挤出器，所述挤出器下方连接有纺丝头，所述挤出器及纺丝头设置在加热炉内部，所述纺丝头下方设置有传送装置，用于将丝线传送至下一反应室，传送装置将丝线依次传送至第一冷却室，第二冷却室，置换室，所述第一冷却室、第二冷却室、置换室内均设置有滑轮机构，用于传送丝线，丝线通过置换室后被传送至烘干机构，丝线通过烘干机构后进入拉伸机构，之后被卷取机构收集。

3.根据权利要求2所述设备，其特征在于，所述混合槽顶端设置有进料口，所述混合槽内部设置有搅拌机构。

4.根据权利要求3所述设备，其特征在于，所述烘干机构包括平行设置的顶部烘干装置及底部烘干装置，所述顶部烘干装置设置有向下出风的热风出口，所述底部烘干装置设置有向上出风的热风出口，所述顶部烘干装置及底部烘干装置均连接有电热鼓风机。

5.根据权利要求4所述设备，其特征在于，所述混合槽、运动机构、超声波反应器、加热炉、传送装置、第一冷却室，第二冷却室，置换室、烘干机构、拉伸机构、卷取机构均受智能控制机构控制。

6.根据权利要求5所述设备，其特征在于，所述设备生产的特种纤维含有糖蛋白。