CN113106564A - 一种热敏聚合物人工肌肉纤维丝制备工艺 - Google Patents

一种热敏聚合物人工肌肉纤维丝制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN113106564A
CN113106564A CN202110372241.9A CN202110372241A CN113106564A CN 113106564 A CN113106564 A CN 113106564A CN 202110372241 A CN202110372241 A CN 202110372241A CN 113106564 A CN113106564 A CN 113106564A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heating
artificial muscle
muscle fiber
polymethyl methacrylate
density polyethylene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110372241.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113106564B (zh
Inventor
韩亚丽
赵天
金壮壮
常佳辰
秦浩
姜维佳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Institute of Technology
Original Assignee
Nanjing Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Institute of Technology filed Critical Nanjing Institute of Technology
Priority to CN202110372241.9A priority Critical patent/CN113106564B/zh
Publication of CN113106564A publication Critical patent/CN113106564A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113106564B publication Critical patent/CN113106564B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/088—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • D01D5/092—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes in shafts or chimneys
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/098—Melt spinning methods with simultaneous stretching
    • D01D5/0985—Melt spinning methods with simultaneous stretching by means of a flowing gas (e.g. melt-blowing)
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D01F11/10—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
    • D01F11/14—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with organic compounds, e.g. macromolecular compounds

Abstract

本发明涉及一种热敏聚合物人工肌肉纤维丝的制备方法，使用碾压机对预制好的聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯和环状烯烃类树脂三种高分子材料进行碾压复合处理，形成“三明治”复合高分子板材；采用的碾压机由两根平行布置的加热辊和相应的支撑结构组成，加热辊表面预先经过镜面处理，可对材料直接进行加热；将“三明治”复合高分子板材通过拉丝机进行冷拔，采用浸渍蚀刻工艺在丙酮或二氯甲烷中剥离PMMA包层以提取双压电晶纤维丝结构，制成热敏聚合物人工肌肉纤维丝，具有能量密度高、成本低且便于控制等优点。

Description

一种热敏聚合物人工肌肉纤维丝制备工艺
技术领域
本发明涉及柔性驱动器领域，具体涉及一种热敏聚合物人工肌肉纤维丝制备工艺。
背景技术
柔性驱动器具有良好的柔韧性和灵活性，较之于传统的机械驱动器具有质量轻，人机贴合性较好等特征，在仿生机器人、康复机器人等领域具有较好的应用前景。由高分子材料复合制作而成的肌肉纤维丝作为新型人工肌肉，具有能量密度高、成本低且便于控制等优点。
发明内容
本发明的目的在于克服传统刚性驱动器笨重不够灵活的不足，提供一种由高分子材料制备的人工肌肉纤维丝柔性驱动器的制备方法。将使用预处理后的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、高密度聚乙烯(HDPE)、环状烯烃类树脂(COCe)三种高分子材料，经不同的温度场内熔融，最后经拉丝工艺成型。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种热敏聚合物人工肌肉纤维丝的制备方法，使用碾压机对预制好的聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯和环状烯烃类树脂三种高分子材料进行碾压复合处理，形成“三明治”复合高分子板材；其中采用的碾压机由两根平行布置的加热辊和相应的支撑结构组成，加热辊表面预先经过镜面处理，用于对材料直接进行加热；然后将“三明治”复合高分子板材通过拉丝机进行冷拔，采用浸渍蚀刻工艺在丙酮或二氯甲烷中剥离PMMA包层以提取双压电晶纤维丝结构，制成热敏聚合物人工肌肉纤维丝。
三种高分子材料的预制中先进行热处理：将聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、环状烯烃类树脂分别置于80℃、50℃、100℃的烘箱中10h，减少复合过程中水分引起的热降解。
三种高分子材料经热处理后进行成型及加工工艺为：聚甲基丙烯酸甲酯经过两天成型，切割为块状并在板材内加工出沟槽备用；将颗粒状的高密度聚乙烯、环状烯烃类树脂原料分别加热熔化后冷却至板状，之后使用碾压机对两种板材分别进行碾压使之变薄；将变薄的两片板材放在一起再次挤压使之紧密贴合；最后将紧贴在一起的板材切割为块状备用；将经过碾压机加工后的高密度聚乙烯-环状烯烃类树脂材料放置于聚甲基丙烯酸甲酯板材预先加工好的沟槽中；取两块聚甲基丙烯酸甲酯板材，与内置的高密度聚乙烯-环状烯烃类树脂材料合在一起，使高密度聚乙烯-环状烯烃类树脂材料完全被聚甲基丙烯酸甲酯板材包裹，形成“三明治”复合高分子板材。
其中聚甲基丙烯酸甲酯原料的成型条件为150-200℃、10-3mmHg的真空条件；高密度聚乙烯、环状烯烃类树脂原料加热熔化条件为130℃。
甲基丙烯酸甲酯原料成型后切割为300×100×20mm3的块状并在板材内加工出300×50×10mm3的沟槽备用；成型后贴在一起的高密度聚乙烯、环状烯烃类树脂两种板材切割为300×50×10mm3的块状备用。
加热辊的加热温度在0-250℃可调，两根加热辊的间距可调。所得的“三明治”复合高分子板材经碾压机以50Barr的压力、125℃的温度固结。
所述的拉丝机由设置在支撑结构内的风冷装置、80电机、转向轮、张力传感器、分段加热装置、推进装置、伺服电机及减速器及辅助结构组成；所述张力传感器、分段加热装置、推进装置、伺服电机及减速器由下至上依次安装在中部；所述推进装置伺服电机及减速器下端连接推进装置，拉丝机一侧设置有转向轮，拉丝机内下部设置有风冷装置。
将经过预制的“三明治”复合高分子板材放入拉丝机中，通过调节拉丝机中加热环的温度调节实现对复合材料分段加热的目的；待材料处于熔融的流体状态时，由伺服电机控制的推进机构将材料缓慢推向加热容器底部，通过加热容器底部的针头挤出纤维丝，并启动风冷装置对挤出的纤维丝进行快速冷却固化，且由张力传感器输出的检测信息，对纤维丝拉伸的力进行控制，实现力均匀、无断裂的拉丝工艺。
所述分段加热装置包括顶部、中间、底部三个加热环，分别设置拉丝机的加热环温度为：顶部150℃、中间290-310℃可调、底部150℃；伺服电机和减速器控制推进机构确保材料在加热容器中缓慢向底端运动，速度设定为0.5-1mm/min可调；经加热熔融后的材料通过加热容器底部的针头挤出，启动风冷装置对纤维丝进行冷却固化，控制拉伸速度在2-3m/min可调，拉伸过程中由张力传感器控制纤维内产生70-100mN的张力。
本发明还保护一种由三种高分子材料制备的热敏聚合物人工肌肉纤维丝，采用上述的方法制备，其主要原料为聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯和环状烯烃类树脂三种高分子材料，通过碾轧、拉丝成型工艺制备而成。
本发明的有益效果是：
本发明创新性地使用了三种高分子材料，通过复合加热和碾压工艺使其相互熔融，再通过拉丝的工艺制成人工肌肉纤维丝，是一种新型的制造工艺。根据本发明方法所制备的人工肌肉纤维丝具有适应性强、重量轻、人机交融性好的优势，并且具有柔顺性好、效率高、功率质量比大等优点。
本发明中的人工肌肉可通过加热的方式使其产生收缩形变进而产生力，与传统的驱动器相比，该人工肌肉纤维丝具有高柔韧性、高弹性、低质量、无噪声、广应变范围等优势，在柔性驱动器等领域有巨大的应用潜力。
附图说明
图1：本发明的碾压机的结构示意图。
图中：1-主支撑结构，2-横梁固定结构，3-固定及放置下压装置的结构，4-加热辊，5-下压装置，6-加热辊横向固定装置，7-弹簧，8-底座。
图2：本发明中的拉丝机的结构示意图1。
图3：本发明中的拉丝机的结构示意图2。
图中：10-支撑结构，20-风冷装置，30-80电机，40-转向轮，50-张力传感器，60-分段加热装置，70-推进装置，80-伺服电机。
具体实施措施
以下通过实施例形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
下述实施例中所使用的实验方法，如无特殊说明均为常规方法，所用的试剂、方法和设备，如无特殊说明均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
一种热敏聚合物人工肌肉纤维丝的制备方法，使用碾压机对预制好的聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯和环状烯烃类树脂三种高分子材料进行碾压复合处理，形成“三明治”复合高分子板材；采用的碾压机由两根平行布置的加热辊和相应的支撑结构组成，加热辊表面预先经过镜面处理，可对材料直接进行加热；将“三明治”复合高分子板材通过拉丝机进行冷拔，采用浸渍蚀刻工艺在丙酮或二氯甲烷中剥离PMMA包层以提取双压电晶纤维丝结构，制成热敏聚合物人工肌肉纤维丝。
三种高分子材料的预制中先进行热处理：将聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、环状烯烃类树脂分别置于80℃、50℃、100℃的烘箱中10h，减少复合过程中水分引起的热降解。
三种高分子材料经热处理后进行成型及加工工艺：聚甲基丙烯酸甲酯经过两天成型，切割为块状并在板材内加工出沟槽备用；将颗粒状的高密度聚乙烯、环状烯烃类树脂原料分别加热熔化后冷却至板状，之后使用碾压机对两种板材分别进行碾压使之变薄；将变薄的两片板材放在一起再次挤压使之紧密贴合；最后将紧贴在一起的板材切割为块状备用；将经过碾压机加工后的高密度聚乙烯-环状烯烃类树脂材料放置于聚甲基丙烯酸甲酯板材预先加工好的沟槽中；取两块聚甲基丙烯酸甲酯板材，与内置的高密度聚乙烯-环状烯烃类树脂材料合在一起，使高密度聚乙烯-环状烯烃类树脂材料完全被聚甲基丙烯酸甲酯板材包裹，形成“三明治”复合高分子板材。
聚甲基丙烯酸甲酯原料的成型条件为150-200℃、10-3mmHg的真空条件；高密度聚乙烯、环状烯烃类树脂原料加热熔化条件为130℃。
甲基丙烯酸甲酯原料成型后切割为300×100×20mm3的块状并在板材内加工出300×50×10mm3的沟槽备用；成型后贴在一起的高密度聚乙烯、环状烯烃类树脂两种板材切割为300×50×10mm3的块状备用。
加热辊的加热温度在0-250℃可调，两根加热辊的间距可调。将所得的“三明治”复合高分子板材经碾压机以50Barr的压力、125℃的温度固结。
所述的拉丝机由设置在支撑结构内的风冷装置、80电机、转向轮、张力传感器、分段加热装置、推进装置、伺服电机及减速器及辅助结构组成；所述张力传感器、分段加热装置、推进装置、伺服电机及减速器依次由下至上安装在中部；所述推进装置伺服电机及减速器下端连接推进装置，拉丝机一侧设有转向轮，拉丝机内下部设有风冷装置。
将经过预制的“三明治”复合高分子板材放入拉丝机中，通过调节拉丝机中加热环的温度调节实现对复合材料分段加热的目的；待材料处于熔融的流体状态时，由伺服电机控制的推进机构将材料缓慢推向加热容器底部，通过加热容器底部的针头挤出纤维丝，并启动风冷装置对挤出的纤维丝进行快速冷却固化，且由张力传感器输出的检测信息，实现对纤维丝拉伸的力控制，实现力均匀、无断裂的拉丝工艺。
所述分段加热装置包括顶部、中间、底部三个加热环，分别设置拉丝机的加热环温度为：顶部150℃、中间290-310℃可调、底部150℃；伺服电机和减速器控制推进机构确保材料在加热容器中缓慢向底端运动，速度设定为0.5-1mm/min可调；经加热熔融后的材料通过加热容器底部的针头挤出，启动风冷装置对纤维丝进行冷却固化，控制拉伸速度在2-3m/min可调，拉伸过程中由张力传感器控制纤维内产生70-100mN的张力。
本发明还保护一种由三种高分子材料制备的热敏聚合物人工肌肉纤维丝，采用上述的方法制备，其主要原料为聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯和环状烯烃类树脂三种高分子材料，通过碾轧、拉丝成型工艺制备而成。
实施例1
本实施例提供一种人工肌肉纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将三种高分子原料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、高密度聚乙烯(HDPE)、环状烯烃类树脂(COCe)分别置于80℃、50℃、100℃的烘箱中10h，减少复合过程中水分引起的热降解；
(2)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在150-200℃、10-3mmHg的真空条件下经过两天成型，切割为300×100×20mm3的块状并在板材内加工出300×50×10mm3的沟槽备用；
(3)将颗粒状的PE和COCe原料在130℃的环境中分别加热熔化后冷却至板状，之后使用碾压机对两种板材分别进行碾压使之变薄。将变薄的两片板材放在一起再次挤压使之紧密贴合。最后将紧贴在一起的板材切割为300×50×10mm3的块状备用。将经过碾压机加工后的PE-COCe材料放置于PMMA板材预先加工好的沟槽中。取两块内置PE-COCe的PMMA板材合在一起，使PE-COCe材料完全被PMMA包裹，形成“三明治”结构的复合材料。将所得的“三明治”结构的复合材料经碾压机以50Barr的压力、125℃的温度固结。
(4)取出经过碾压后的“三明治”结构复合材料，进入拉丝机的加热容器中。基于PE、COCe和PMMA三种高分子材料的熔点温度，设置拉丝机的加热区分别为：顶部150℃、中间290℃、底部150℃。伺服电机和减速器控制推进机构确保材料在加热容器中缓慢向底端运动，速度设定为0.5mm/min。
(5)进入拉丝机，并经加热熔融后的材料通过加热容器底部的针头挤出，启动风冷装置对纤维丝进行冷却固化，控制拉伸速度为2m/min，拉伸过程中由张力传感器控制纤维内产生70-100mN的张力。
(6)对经由拉丝机而成型的纤维丝进行冷拔工艺，并采用浸渍蚀刻方法在丙酮或二氯甲烷中剥离PMMA包层以提取双压电晶纤维丝结构。
实施例2
本实施例提供一种人工肌肉纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将三种高分子原料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、高密度聚乙烯(HDPE)、环状烯烃类树脂(COCe)分别置于80℃、50℃、100℃的烘箱中10h，减少复合过程中水分引起的热降解；
(2)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在150-200℃、10-3mmHg的真空条件下经过两天成型，切割为300×100×20mm3的块状并在板材内加工出300×50×10mm3的沟槽备用；
(3)将颗粒状的PE和COCe原料充分混合后在130℃的环境中加热熔化后冷却至板状，之后使用碾压机进行碾压使之变薄，最后将其切割为300×50×10mm3的块状备用。将经过碾压机加工后的PE-COCe板材放置于PMMA板材预先加工好的沟槽中。取两块内置PE-COCe的PMMA板材合在一起，使PE-COCe材料完全被PMMA包裹，形成“三明治”结构的复合材料。将所得的“三明治”结构的复合材料经碾压机以50Barr的压力、125℃的温度固结。
(4)取出经过碾压后的“三明治”结构复合材料，进入拉丝机的加热容器中。基于PE、COCe和PMMA三种高分子材料的熔点温度，设置拉丝机的加热区分别为：顶部150℃、中间300℃、底部150℃。伺服电机和减速器控制推进机构确保材料在加热容器中缓慢向底端运动，速度设定为0.5mm/min。
(5)进入拉丝机，并经加热熔融后的材料通过加热容器底部的针头挤出，启动风冷装置对纤维丝进行冷却固化，控制拉伸速度为1.5m/min，拉伸过程中由张力传感器控制纤维内产生70-100mN的张力。
(6)对经由拉丝机而成型的纤维丝进行冷拔工艺，并采用浸渍蚀刻方法在丙酮或二氯甲烷中剥离PMMA包层以提取双压电晶纤维丝结构。
实施例3
本实施例提供一种人工肌肉纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将三种高分子原料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、高密度聚乙烯(HDPE)、环状烯烃类树脂(COCe)分别置于80℃、50℃、100℃的烘箱中10h，减少复合过程中水分引起的热降解；
(2)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在150-200℃、10-3mmHg的真空条件下经过两天成型，切割为300×100×20mm3的块状并在板材内加工出300×50×10mm3的沟槽备用；
(3)将颗粒状的PE、COCe原料以及石墨烯材料充分混合在130℃的环境中加热熔化后冷却至板状，之后使用碾压机其进行碾压使之变薄，最后将板材切割为300×50×10mm3的块状备用。将经过碾压机加工后的PE-COCe材料放置于PMMA板材预先加工好的沟槽中。取两块内置PE-COCe的PMMA板材合在一起，使PE-COCe材料完全被PMMA包裹，形成“三明治”结构的复合材料。将所得的“三明治”结构的复合材料经碾压机以50Barr的压力、125℃的温度固结。
(4)取出经过碾压后的“三明治”结构复合材料，进入拉丝机的加热容器中。基于PE、COCe和PMMA三种高分子材料的熔点温度，设置拉丝机的加热区分别为：顶部150℃、中间300℃、底部150℃。伺服电机和减速器控制推进机构确保材料在加热容器中缓慢向底端运动，速度设定为0.8mm/min。
(5)进入拉丝机，并经加热熔融后的材料通过加热容器底部的针头挤出，启动风冷装置对纤维丝进行冷却固化，控制拉伸速度为2m/min，拉伸过程中由张力传感器控制纤维内产生70-100mN的张力。
(6)对经由拉丝机而成型的纤维丝进行冷拔工艺，并采用浸渍蚀刻方法在丙酮或二氯甲烷中剥离PMMA包层以提取双压电晶纤维丝结构。
将纤维丝在温度梯度为3～4℃/s的温度场加热后，纤维丝将产生驱动力，功率质量比可达到25～35W/Kg。在多次拉伸循环中，纤维丝在温度场中的暴露时间与产生的力成正比例关系，在循环周期内纤维丝可保持约12％的制动应变，随着拉伸次数的增加，制动应变量将下降至10％左右。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热敏聚合物人工肌肉纤维丝的制备方法，其特征在于：使用碾压机对预制好的聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯和环状烯烃类树脂三种高分子材料薄板进行碾压复合处理，形成“三明治”状复合高分子板材；其中采用的碾压机由两根平行布置的加热辊和相应的支撑结构组成，加热辊表面预先经过镜面处理，用于对材料直接进行加热；然后将“三明治”复合高分子板材通过拉丝机进行熔融拉丝，采用浸渍蚀刻工艺在丙酮或二氯甲烷中剥离PMMA包层以提取双压电晶纤维丝结构，制成热敏聚合物人工肌肉纤维丝。
2.根据权利要求1所述的人工肌肉纤维丝的制备方法，其特征在于：三种高分子材料的预制中先进行热处理：将聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、环状烯烃类树脂分别置于80℃、50℃、100℃的烘箱中10h，减少复合过程中水分引起的热降解。
3.根据权利要求2所述的人工肌肉纤维丝的制备方法，其特征在于：三种高分子材料经热处理后进行成型及加工工艺为：聚甲基丙烯酸甲酯经过两天成型，切割为块状并在板材内加工出沟槽备用；将颗粒状的高密度聚乙烯、环状烯烃类树脂原料分别加热熔化后冷却至板状，之后使用碾压机对两种板材分别进行碾压使之变薄；将变薄的两片板材放在一起再次挤压使之紧密贴合；最后将紧贴在一起的板材切割为块状备用；将经过碾压机加工后的高密度聚乙烯-环状烯烃类树脂材料放置于聚甲基丙烯酸甲酯板材预先加工好的沟槽中；取两块聚甲基丙烯酸甲酯板材，与内置的高密度聚乙烯-环状烯烃类树脂材料合在一起，使高密度聚乙烯-环状烯烃类树脂材料完全被聚甲基丙烯酸甲酯板材包裹，形成“三明治”复合高分子板材。
4.根据权利要求3所述的人工肌肉纤维丝的制备方法，其特征在于：其中聚甲基丙烯酸甲酯原料的成型条件为150-200℃、10-3mmHg的真空条件；高密度聚乙烯、环状烯烃类树脂原料加热熔化条件为130℃。
5.根据权利要求3所述的人工肌肉纤维丝的制备方法，其特征在于：甲基丙烯酸甲酯原料成型后切割为300×100×20mm3的块状并在板材内加工出300×50×10mm3的沟槽备用；成型后贴在一起的高密度聚乙烯、环状烯烃类树脂两种板材切割为300×50×10mm3的块状备用。
6.根据权利要求1所述的人工肌肉纤维丝的制备方法，其特征在于：加热辊的加热温度在0-250℃可调，两根加热辊的间距可调；所得的“三明治”复合高分子板材经碾压机以50Barr的压力、125℃的温度固结。
7.根据权利要求1所述的人工肌肉纤维丝的制备方法，其特征在于：所述的拉丝机由设置在支撑结构内的风冷装置、80电机、转向轮、张力传感器、分段加热装置、推进装置、伺服电机及减速器及辅助结构组成；所述张力传感器、分段加热装置、推进装置、伺服电机及减速器由下至上依次安装在中部；所述推进装置伺服电机及减速器下端连接推进装置，拉丝机一侧设置有转向轮，拉丝机内下部设置有风冷装置。
8.根据权利要求7所述的人工肌肉纤维丝的制备方法，其特征在于：将经过预制的“三明治”复合高分子板材放入拉丝机中，通过调节拉丝机中加热环的温度调节实现对复合材料分段加热的目的；待材料处于熔融的流体状态时，由伺服电机控制的推进机构将材料缓慢推向加热容器底部，通过加热容器底部的针头挤出纤维丝，并启动风冷装置对挤出的纤维丝进行快速冷却固化，且由张力传感器输出的检测信息，对纤维丝拉伸的力进行控制，实现力均匀、无断裂的拉丝工艺。
9.根据权利要求8所述的人工肌肉纤维丝的制备方法，其特征在于：所述分段加热装置包括顶部、中间、底部三个加热环，分别设置拉丝机的加热环温度为：顶部150℃、中间290-310℃可调、底部150℃；伺服电机和减速器控制推进机构确保材料在加热容器中缓慢向底端运动，速度设定为0.5-1mm/min可调；经加热熔融后的材料通过加热容器底部的针头挤出，启动风冷装置对纤维丝进行冷却固化，控制拉伸速度在2-3m/min可调，拉伸过程中由张力传感器控制纤维内产生70-100mN的张力。
10.一种由三种高分子材料制备的热敏聚合物人工肌肉纤维丝，其特征在于：采用权利要求1-9任一项所述的方法制备的热敏聚合物人工肌肉纤维丝，其主要原料为聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯和环状烯烃类树脂三种高分子材料，通过碾轧、拉丝成型工艺制备而成。
CN202110372241.9A 2021-04-07 2021-04-07 一种热敏聚合物人工肌肉纤维丝制备工艺 Active CN113106564B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110372241.9A CN113106564B (zh) 2021-04-07 2021-04-07 一种热敏聚合物人工肌肉纤维丝制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110372241.9A CN113106564B (zh) 2021-04-07 2021-04-07 一种热敏聚合物人工肌肉纤维丝制备工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113106564A true CN113106564A (zh) 2021-07-13
CN113106564B CN113106564B (zh) 2022-03-08

Family

ID=76714288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110372241.9A Active CN113106564B (zh) 2021-04-07 2021-04-07 一种热敏聚合物人工肌肉纤维丝制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113106564B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113882025A (zh) * 2021-10-29 2022-01-04 南京工程学院 一种制备热敏聚合物人工肌肉纤维丝的挤压成型装置及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4131840A1 (de) * 1991-09-25 1993-04-01 Bayer Ag Verfahren zur herstellung thermoplastischer polymeroptischer fasern sowie nach diesem verfahren hergestellte polymeroptische fasern und ihre verwendung
CN101234221A (zh) * 2008-01-04 2008-08-06 南京大学 一种微针阵列注射器的制备方法
CN102574067A (zh) * 2009-09-30 2012-07-11 阿莫麦迪有限公司 用于Western印迹的纳米纤维膜及其制备方法
CN103761392A (zh) * 2014-01-23 2014-04-30 南京工程学院 类人机器人协同运动的肌肉力模型优化方法
CN110205705A (zh) * 2019-05-24 2019-09-06 华中科技大学 一种热致变色纤维、其制备和应用
CN111674035A (zh) * 2020-06-30 2020-09-18 吉林大学 仿生多级螺旋结构增强复合材料的3d打印方法与装置
CN112391831A (zh) * 2020-08-24 2021-02-23 江苏大学 一种大应变快速响应的电热驱动人工肌肉的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4131840A1 (de) * 1991-09-25 1993-04-01 Bayer Ag Verfahren zur herstellung thermoplastischer polymeroptischer fasern sowie nach diesem verfahren hergestellte polymeroptische fasern und ihre verwendung
CN101234221A (zh) * 2008-01-04 2008-08-06 南京大学 一种微针阵列注射器的制备方法
CN102574067A (zh) * 2009-09-30 2012-07-11 阿莫麦迪有限公司 用于Western印迹的纳米纤维膜及其制备方法
CN103761392A (zh) * 2014-01-23 2014-04-30 南京工程学院 类人机器人协同运动的肌肉力模型优化方法
CN110205705A (zh) * 2019-05-24 2019-09-06 华中科技大学 一种热致变色纤维、其制备和应用
CN111674035A (zh) * 2020-06-30 2020-09-18 吉林大学 仿生多级螺旋结构增强复合材料的3d打印方法与装置
CN112391831A (zh) * 2020-08-24 2021-02-23 江苏大学 一种大应变快速响应的电热驱动人工肌肉的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴枫: "《柔性仿生驱动器研究综述》", 《现代制造工程》 *
王玉莲: "《人工肌肉纤维的研究进展》", 《材料导报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113882025A (zh) * 2021-10-29 2022-01-04 南京工程学院 一种制备热敏聚合物人工肌肉纤维丝的挤压成型装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113106564B (zh) 2022-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9044905B2 (en) Forming device for manufacturing profiled semifinished products, system with such a forming device and method for manufacturing profiled semifinished products
CN111775366B (zh) 一种单向连续纤维增强热塑复合材料的制备方法和设备
CN113106564B (zh) 一种热敏聚合物人工肌肉纤维丝制备工艺
CN106515041A (zh) 一种长纤维热塑性复合材料构件的三维打印成形方法
CN109664525B (zh) 一种生产高性能管材板材等复合材料的设备及方法
JP7145348B2 (ja) 一方向連続繊維強化熱可塑性複合材料の製造方法及び設備
KR890001528B1 (ko) 연속로드형 모울딩의 성형방법 및 장치
CN203844240U (zh) 用于热塑性预浸带增强管材生产的缠绕机
CN110468355B (zh) 碳纤维增强铝基复合材料的成型系统及材料
CN216914916U (zh) 一种拉挤制件生产设备及拉挤制件
CN104924627A (zh) 用于热塑性预浸带增强管材生产的缠绕机及其使用方法
CN110527931B (zh) 碳纤维增强铝基复合材料的成型方法及材料
CN108312379B (zh) 一种碳纤维聚酰胺预浸料制备装置及其制备方法
CN113942158B (zh) 单聚合物复合材料制品过冷膜过热丝成型方法及装置
CN217553378U (zh) 一种生物基聚酰胺复合板材
CN102608718A (zh) 热塑性gfrp蝶形光缆用加强件及其生产工艺
CN102848560A (zh) Pp发泡板、成型方法、聚丙烯发泡板材及成型方法
CN114083733A (zh) 一种玻纤浸润塑料复合带材生产模具及方法
CN102328374B (zh) 一种高纤维超薄覆塑增强带的生产工艺及装置
KR20000015333A (ko) 인발성형에 의한 섬유 강화 복합재 제조 방법 및 그 제조 장치
CN113882025B (zh) 一种制备热敏聚合物人工肌肉纤维丝的挤压成型装置及方法
CN207044682U (zh) 热塑性复合材料波纹板生产系统
JP2772105B2 (ja) 管状物品の加硫法
CN115782255B (zh) 一种用于三明治式热塑预浸料的连续生产线及其生产方法
CN212266743U (zh) 热塑性基体复合材料棒材的制备系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant