CN114990713A - 一种闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于闪凝纺丝技术领域，公开一种闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法，包括如下步骤：A、将PP干燥后放入螺杆挤出机中熔化送料，再进入计量泵计量；B、以水为海组分、所述PP为岛组分，注入海岛喷丝装置；C、水在所述海岛喷丝装置的喷丝孔中形成稳定的高压层流；D、所述PP通过所述海岛喷丝装置的岛针深入所述喷丝孔中，让所述PP在水形成的所述高速层流中稳定喷出，所述高压层流高速拉伸，形成200～400nm纳米或亚纳米的PP纤维，获得所述闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维。本发明解决了现有海岛纤维制备成本高、操作繁琐等问题。

Description

一种闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法
技术领域
本发明涉及闪凝纺丝技术领域，具体涉及一种闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法。
背景技术
海岛型复合纤维可以通过物理和化学方法获得超细纤维，超细纤维以其较高的线密度，较大的比表面积而具有优异的手感、吸湿导湿、清洁去污性能，可以用作仿真丝织物、高密织物、仿鹿皮、仿桃皮绒织物、高性能清洁织物等面料领域。
但现有海岛型复合纤维在制备完成后，均需要进一步的洗去海组分，只留下岛组分纤维，造成资源大量浪费的同时操作繁琐，洗去海组分所用的高酸高碱有机溶剂也不利于环保。
发明内容
本发明的目的在于，解决现有海岛纤维制备成本高、操作繁琐等问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法，包括如下步骤：
A、将PP干燥后放入螺杆挤出机中熔化送料，再进入计量泵计量；
B、以水为海组分、所述PP为岛组分，注入海岛组件纺丝装置；
C、水在所述海岛组件纺丝装置的喷丝孔中气化并形成高压稳定层流；
D、所述PP通过所述海岛组件纺丝装置的岛针深入所述喷丝孔中，让所述 PP在水形成的所述高压稳定层流中稳定喷出，被所述高压稳定层流拉伸，形成喷丝纤维；
E、所述高压稳定层流随着所述喷丝纤维从所述海岛组件纺丝装置喷出瞬间，水闪凝为高压高速的液态包裹住所述喷丝纤维的丝束做进一步高倍数的拉伸，形成纳米或亚纳米级纤维，获得所述纳米和亚纳米纤维。
水在海岛组件纺丝装置中时，以高温高压水蒸气的形式存在，并在海岛组件纺丝装置的喷丝孔中形成稳定的高压稳定层流，之后熔融状态的PP在高温高压水蒸气形成稳定层流中稳定喷出，高温高压水蒸气同时对PP起到隔离和拉伸作用。在喷出纺丝装置的瞬间，高温高压水蒸气闪凝成高压水柱，包裹住喷丝纤维的丝束继续起到隔离防止粘连的作用并做进一步高倍数牵拉。
优选的，所述PP与水的质量比为15～30:70～85。
优选的，步骤C中，所述高压稳定层流的流速为5000～10000m/min。
优选的，步骤C中，水的温度为180～220℃，在所述喷丝孔中的压力大于 20Mpa。
PP当岛，高温高压水当海。岛针深入喷丝孔中，让丝在层流的水蒸气中稳定喷出，高速层流拉伸。水蒸气完全包裹住纤维丝，防止粘连的同时进行拉伸，并在喷出海岛组件纺丝装置后闪凝成高压水柱对丝束做进一步高倍数牵拉，形成集束状的超细纤维束。
优选的，步骤D中，所述喷丝纤维喷出的压力大于20Mpa。
在通常海岛纤维的制备过程中，喷头压力要控制在10～20Mpa以内。但本发明创造性地以高温高压水当海，水蒸气的流动性更强，并有效裹挟着PP形成良好的保护，这样就能使喷头压力达到20Mpa以上，能有效提高纺丝速度并使单丝纤度更小。
优选的，步骤D中，所述岛针深入所述喷丝孔中1～2mm。
岛针深入到喷丝孔中，可以方便地使喷丝在海组分中进行调整组件喷丝压力，防止丝束紊乱绞在一起，使喷丝在海组分中形成稳定的丝流。
一种上述闪凝纺丝制造多用途纳米或亚纳米纤维的方法获得的闪凝纺丝制造多用途纳米或亚纳米纤维。
优选的，所述纳米和亚纳米纤维的单丝纤度为200～400nm。
与现有技术相比较，实施本发明，具有如下有益效果：
以水为海组分，一方面，利用水形成高压高速层流进行高速拉伸，拉伸倍数大，强度高，这种全新的拉伸模式，能高效稳定地将纤维拉伸到纳米或亚纳米级别。另一方面，水又将岛组分的PP完全包裹，从而隔离开来，避免纳米纤维丝之间的沾粘。而由于是以水为海组分，更无须进一步的洗去海组分的操作，安全环保，降低成本并简化操作。
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。
实施例1
一种闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法，包括如下步骤：
A、将PP干燥后放入螺杆挤出机中熔化送料，再进入计量泵计量；
B、以水为海组分、PP为岛组分，按PP的重量百分比为20％，注入海岛喷丝装置；
C、水的温度为200℃，在海岛喷丝装置的喷丝孔中的压力为25Mpa，水气化形成高压稳定层流，速度为9000～10000m/min；
D、PP通过海岛喷丝装置的岛针深入喷丝孔中1～2mm使PP在海组分中喷丝，岛针深入到喷丝孔中，可以方便地使喷丝在海组分中进行调整组件喷丝压力，防止丝束紊乱绞在一起，使喷丝在海组分中形成稳定的丝流，让PP在水形成的高压稳定层流中稳定喷出，喷出的压力为25Mpa，高压稳定层流喷出，高速拉伸形成纳米或亚纳米级纤维；
E、高压稳定层流随着喷丝纤维从海岛组件纺丝装置喷出瞬间，水闪凝为高压高速的液态包裹住喷丝纤维的丝束做进一步高倍数的拉伸，形成纳米或亚纳米级纤维，获得纳米和亚纳米纤维，单丝直径为200～300nm。
实施例2
一种闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法，包括如下步骤：
A、将PP干燥后放入螺杆挤出机中熔化送料，再进入计量泵计量；
B、以水为海组分、PP为岛组分，按PP的重量百分比为15％，注入海岛喷丝装置；
C、水的温度为180℃，在海岛喷丝装置的喷丝孔中的压力为21Mpa，水气化形成高压稳定层流，速度为5000～6000m/min；
D、PP通过海岛喷丝装置的岛针深入喷丝孔中1～2mm使PP在海组分中稳定喷丝，岛针深入到喷丝孔中，可以方便地使喷丝在海组分中进行调整组件喷丝压力，防止丝束紊乱绞在一起，使喷丝在海组分中形成稳定的丝流，让PP在水形成的高压稳定层流中稳定喷出，喷出的压力为21Mpa，高速层流喷丝，经过高速拉伸形成纳米或亚纳米级纤维纤维；
E、高压稳定层流随着喷丝纤维从海岛组件纺丝装置喷出瞬间，水闪凝为高压高速的液态包裹住喷丝纤维的丝束做进一步高倍数的拉伸，形成纳米或亚纳米级纤维，获得纳米和亚纳米纤维，单丝纤度为300～400nm。
实施例3
一种闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法，包括如下步骤：
A、将PP干燥后放入螺杆挤出机中熔化送料，再进入计量泵计量；
B、以水为海组分、PP为岛组分，按PP的重量百分比为30％，注入海岛喷丝装置；
C、水的温度为220℃，在海岛喷丝装置的喷丝孔中的压力为30Mpa，水气化形成高压稳定层流，速度为7000～8000m/min；
D、PP通过海岛喷丝装置的岛针深入喷丝孔中1～2mm使PP在海组分中稳定喷丝，岛针深入到喷丝孔中，可以方便地使喷丝在海组分中进行调整组件喷丝压力，防止丝束紊乱绞在一起，使喷丝在海组分中形成稳定的丝流，让PP在水形成的高压稳定层流中稳定喷出，喷出的压力为30Mpa，高速层流喷丝，经过高速拉伸形成纳米或亚纳米级纤维纤维；
E、高压稳定层流随着喷丝纤维从海岛组件纺丝装置喷出瞬间，水闪凝为高压高速的液态包裹住喷丝纤维的丝束做进一步高倍数的拉伸，形成纳米或亚纳米级纤维，获得纳米和亚纳米纤维，单丝纤度为300～400nm。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、将PP干燥后放入螺杆挤出机中熔化送料，再进入计量泵计量；
B、以水为海组分、所述PP为岛组分，注入海岛组件纺丝装置；
C、水在所述海岛组件纺丝装置的喷丝孔中气化并形成高压稳定层流；
D、所述PP通过所述海岛组件纺丝装置的岛针深入所述喷丝孔中，让所述PP在水形成的所述高压稳定层流中稳定喷出，被所述高压稳定层流拉伸，形成喷丝纤维；
E、所述高压稳定层流随着所述喷丝纤维从所述海岛组件纺丝装置喷出瞬间，水闪凝为高压高速的液态包裹住所述喷丝纤维的丝束做进一步高倍数的拉伸，获得所述纳米和亚纳米纤维。
2.根据权利要求1所述闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法，其特征在于，所述PP与水的质量比为15～30:70～85。
3.根据权利要求1所述闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法，其特征在于，步骤C中，所述高压稳定层流的流速为5000～10000m/min。
4.根据权利要求1所述闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法，其特征在于，步骤C中，水的温度为180～220℃，在所述喷丝孔中的压力大于20Mpa。
5.根据权利要求1所述闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法，其特征在于，步骤D中，所述喷丝纤维喷出的压力大于20Mpa。
6.根据权利要求1所述闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法，其特征在于，步骤D中，所述岛针深入所述喷丝孔中1～2mm。
7.一种根据权利要求1所述闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维的方法获得的纳米和亚纳米纤维。
8.根据权利要求7所述闪凝纺丝制造纳米和亚纳米纤维，其特征在于，所述纳米和亚纳米纤维的单丝纤度为200～400nm。
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