CN115012051A - 磁性纺丝自动化制备装置、自动化制备方法及磁性纺丝 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性磁性纺丝自动化制备装置、自动化制备方法及磁性纺丝，属于磁性纺织材料技术领域，其中磁性纺丝自动化制备装置，其特征在于，包括：挤出装置，所述挤出装置包括呈空心圆台结构的第一挤出部和呈空心圆柱结构的第二挤出部，所述第一挤出部上底面的内径与所述第二挤出部的内径相同，所述第一挤出部为入口，所述第二挤出部为出口；移动滑台，所述挤出装置固定在所述移动滑台上；灌装装置，其出口与所述第一挤出部下表面连通。由于采用了三维移动平台进行自动挤出纺丝，因此磁线相比之前液态纺丝技术制得的产品，磁性粒子分布更加均匀，磁性表面平整度更好，同时也具有更好的美观度。

Description

磁性纺丝自动化制备装置、自动化制备方法及磁性纺丝
技术领域
本发明属于磁性纺织材料技术领域，具体涉及一种柔性磁性纺丝自动化制备方法、自动化制备装置及柔性磁性纺丝。
背景技术
研究表明，人体表面存在微弱的生物电流，生物电流会产生生物磁场。磁性纺织品产生的磁场是一种外加磁场，外加磁场能够调节生物磁场，从而实现保健的功能。磁性纺织品性能良好，能够净化人体血液，扩张皮肤表面血管，增强血液中的离子活性，加速毛细血管的血液循环，促进新陈代谢，改善人体微循环。目前，有研究表明，磁性纺织品对高血压、关节炎、痛经、颈椎病等疾病的患者有良好的辅助医疗保健效果。
磁性纺织品应用广泛，受众面广，制备的方法也多种多样，其中利用湿法纺丝技术制备的磁性纺丝一般是采用的是人工挤出的方法，因此得到的磁性纤维存在着密度分布不均、美观度欠缺等问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性磁性纺丝自动化制备装置、自动化制备方法及柔性磁性纺丝。
本发明第一方面提供一种柔性磁性纺丝自动化制备装置，包括：
挤出装置，所述挤出装置包括呈空心圆台结构的第一挤出部和呈空心圆柱结构的第二挤出部，所述第一挤出部上底面的内径与所述第二挤出部的内径相同，所述第一挤出部为纺丝入口，所述第二挤出部为纺丝出口；
三维移动滑台，所述挤出装置固定在所述三维移动滑台上；
灌装装置，其出口与所述第一挤出部下表面连通。
在一些实施方式中，所述移动滑台包括互相滑动连接的移动滑台X轴、移动滑台Y轴和移动滑台Z轴。
在一些实施方式中，所述挤出装置固定在所述移动滑台Z轴上，所述挤出装置出口向下设置，且与所述移动滑台Z轴平行。
在一些实施方式中，所述灌装装置包括注射器，所述注射器连有自动注射泵，所述注射器出口与所述第一挤出部下表面连通；优选的，所述注射器出口通过连接管与所述第一挤出部下表面连通。
本发明第二方面提供一种磁性纺丝自动化制备方法，包括
将磁性粒子与有机聚合物混合，形成胶状混合物；
将所述胶状混合物搅拌至粘稠，倒入注射器中；
将所述注射器中的混合物经向心状模具挤压成型；
挤压的过程中，所述模具按照预设的运行程序移动；
挤压出混合物干燥后得到磁性纺丝。
在一些实施方式中，所述胶状混合物搅拌温度为30-90℃，搅拌速度为50-200转/分钟，搅拌时间为1-5小时；
和/或，所述干燥的温度为60-90℃，干燥时间为6-12小时。
在一些实施方式中，所述运行程序为：所述运行程序为：所述模具以速率A沿X轴正方向移动距离A’——以速率B沿Y轴正方向移动距离B’——以速率C沿X轴负方向移动距离C’——以D速率沿Y轴正方向移动距离D’，并以此机制往复进行。
本发明第三方面提供一种磁性纺丝，通过上述所述装置或者所述方法制备得到，其特征在于，所述磁性纺丝包括磁性粒子和有机聚合物，所述磁性粒子的质量百分含量为30％-90％，所述有机聚合物的质量百分含量为10％-70％。
在一些实施方式中，所述磁性粒子选自钕铁硼磁性粒子、钕镍钴磁性粒子、氧化铁磁性粒子、二氧化铬磁性粒子、钴-氧化铁磁性粒子中的一种或多种；
和/或，所述有机聚合物选自苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚二甲基硅氧烷、己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯共聚物中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述磁性纺丝的拉伸形变量为80％-330％。
相比现有技术，本发明达到的技术效果如下：
(1)由于采用了三维移动平台进行自动挤出纺丝，挤出模具采用由宽到窄的结构，然后再经过一段规则圆柱形结构，一方面增加了挤出的易操作性，另一方面增加了挤出物的均匀性。因此磁线相比之前液态纺丝技术制得的产品，磁性粒子分布更加均匀，磁性表面平整度更好，同时也具有更好的美观度。
(2)本发明通过取代的传统的人工生产方式，降低了人力物力，提高效率的同时，还更容易实现批量化、标准化生产，以及质量的把控。
(3)本发明所选用有机聚合物质轻、柔软，使得发明的柔性磁性纤维具有传统纺织纤维产品柔软、可拉伸可弯曲等特性，拉伸量可达330％，提升了磁性纺丝在轻量化、穿戴等领域的应用空间，且本发明所选用的材料及产品无毒害，无特殊气味，有利于人类健康和环境保护。
附图说明
图1为本发明实施例1中柔性磁性纺丝自动化制备装置的结构示意图；
图2为本发明实施例1中挤出模具的结构示意图；
图3是本发明实施例1的自动化滑移装置的结构示意图；
图4是本发明实施例1中制备得到的柔性磁性纺丝结构示意图；
图中：101第一挤出部；102第二挤出部；201移动滑台X轴；202移动滑台Y轴；203移动滑台Z轴；301注射器；302自动注射泵；303连接管；401容纳装置。
具体实施方式
以下通过具体实施例说明本发明的技术方案。应该理解，本发明提到的一个或者多个步骤不排斥在组合步骤前后还存在其他方法和步骤，或者这些明确提及的步骤间还可以插入其他方法和步骤。还应理解，这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的目的，而非限制每个方法的排列次序或限定本发明的实施范围，其相对关系的改变或调整，在无实质技术内容变更的条件下，亦可视为本发明可实施的范畴。
实施例中所采用的原料和仪器，对其来源没有特定限制，在市场购买或者按照本领域内技术人员熟知的常规方法制备即可。
实施例1
(1)利用光敏树脂3D打印机打印用于浇灌Ecoflex液态硅胶的挤出模具，如图2所示；挤出模具整体为一个空心结构的圆台，此部分为第一挤出部101，其中空心圆台的下底面内腔面积为3mm；空心圆台圆的上底面与一段空心结构圆柱体相连，其中圆柱体内腔的表面积与圆台上底面内腔均为1mm，具有空心结构的圆柱体为第二挤出部102，整个模具的高度为5mm。
(2)在烧杯中加入5g液态硅胶Ecoflex A组分和5g Ecoflex B组分，形成均一的液态聚合物；然后将23克钕铁硼磁粉加入到液态硅胶聚合物中，以60℃的温度和200转/分钟的速度持续机械搅拌1小时后，直到混合物从胶状恰好开始变粘稠为止，得到粘稠混合物。
(3)准备好柔性磁性纺丝自动化制备装置
如图2和图3所示，将行程为50mm自动滑移装置放置于水平面，自动滑移装置包括互相滑动连接的移动滑台X轴201、移动滑台Y轴202和移动滑台Z轴203，且三个方向的滑台互相垂直。具体的，两个移动滑台Y轴202平行放置，将移动滑台X轴201两端分别滑动安装在两个移动滑台Y轴202上，移动滑台Z轴203滑动安装台移动滑台X轴上，且移动滑台Z轴203与移动滑台X轴201和移动滑台Y轴202分别垂直。
通过胶带、胶水、双面胶等将挤出模具安装在移动滑台Z轴203，且挤出模具与移动滑台Z轴保持平行，其中第一挤出部101作为入口朝上，第二挤出部102作为出口朝下。在挤出模具的下方放有容纳装置401，用来容纳挤出的粘稠混合物，容纳装置401内部倒入一定量的无水乙醇使其刚好能铺满整个容器的底面。
将步骤(2)得到的粘稠混合物迅速注入注射器301中，将注射器301安装在自动注射泵302上，注射器301出口通过连接管303与第一挤出部101连通，连接管303可选用尺寸合适的PVC软管。通过自动注射泵推进注射剂301的推杆，挤出粘稠混合物。
(4)工作过程
操作自动滑移装置，使得挤出模具处于容纳装置401正上方且位于容纳装置401的左上顶角处，以保证其能沿着滑台X轴正方向和Y轴正方向移动至容纳装置401内腔的右下顶角处。
打开自动注射泵302，使其以抽取模式和1mL/min的推进速率做连续运行。同时操作程序让自动滑移装置的移动滑台Z轴203做步进式移动，即：Z轴以5mm/s的速率沿X轴正方向移动30mm——以5mm/s的速率沿Y轴正方向移动1mm——以5mm/s的速率沿X轴负方向移动30mm——以5mm/s的速率沿Y轴正方向移动1mm，并以此机制往复进行，直到注射针筒内的磁粉/液态硅胶粘稠混合物流经PVC软管，再由挤出模具全部挤出到容纳装置401内。
待注射针筒内的磁粉/液态硅胶混合物全部由挤出模具挤出后，将挤出物连同容纳装置一同放入80℃的烘箱内干燥12小时，干燥完成后取出，即可得到磁性纺丝，如图4所示。
将得到的磁性纺丝截取5cm，并放入拉伸试验仪上，在10mm/s的速率下做匀速形变拉伸，磁性纤维的最大拉伸形变量为260％。
实施例2
空心圆台上底面的内径与空心圆柱体的内径调整为1.5mm。
在烧杯中加入5g液态硅胶Ecoflex A组分和5g Ecoflex B组分，形成均一的液态聚合物；然后将5克钕铁硼磁粉加入到液态硅胶聚合物中，以60℃的温度和200转/分钟的速度持续机械搅拌1小时后，直到混合物从胶状恰好开始变粘稠为止，并将其迅速倒入到注射针筒中。
打开自动注射泵，使其以抽取模式和1mL/min的推进速率做连续运行。同时操作程序让移动滑台Z轴做步进式移动，即：Z轴以5mm/s的速率沿X轴正方向移动40mm——以5mm/s的速率沿Y轴正方向移动1mm——以5mm/s的速率沿X轴负方向移动40mm——以5mm/s的速率沿Y轴正方向移动1mm，并以此机制往复进行，直到注射针筒内的磁粉/液态硅胶混合物流经PVC软管，再由针头模具全部挤出到容器内。
其他与实施例1相同。
将得到的柔性磁性纺丝截取5cm，并放入拉伸试验仪上，在10mm/s的速率下做匀速形变拉伸，磁性纤维的最大拉伸形变量为80％。
实施例3
空心圆台上底面的内径与空心圆柱体的内径调整为2mm。
在烧杯中加入5g液态硅胶Ecoflex A组分和5g Ecoflex B组分，形成均一的液态聚合物；然后将90克钕铁硼磁粉加入到液态硅胶聚合物中，以60℃的温度和200转/分钟的速度持续机械搅拌1小时后，直到混合物从胶状恰好开始变粘稠为止，并将其迅速倒入到注射针筒中。
打开自动注射泵，使其以抽取模式和1mL/min的推进速率做连续运行。同时操作程序让移动滑台Z轴做步进式移动，即：Z轴以5mm/s的速率沿X轴正方向移动50mm——以5mm/s的速率沿Y轴正方向移动1mm——以5mm/s的速率沿X轴负方向移动50mm——以5mm/s的速率沿Y轴正方向移动1mm，并以此机制往复进行，直到注射针筒内的磁粉/液态硅胶混合物流经PVC软管，再由针头模具全部挤出到方形容器内。
其他与实施例1相同。
将得到的磁性纺丝截取5cm，并放入拉伸试验仪上，在10mm/s的速率下做匀速形变拉伸，磁性纤维的最大拉伸形变量为330％。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种柔性磁性纺丝自动化制备装置，其特征在于，包括：
挤出装置，所述挤出装置包括呈空心圆台结构的第一挤出部(101)和呈空心圆柱结构的第二挤出部(102)，所述第一挤出部(101)上底面的内径与所述第二挤出部(102)的内径相同，所述第一挤出部(101)为入口，所述第二挤出部(102)为出口；
移动滑台，所述挤出装置固定在所述移动滑台上；
灌装装置，其出口与所述第一挤出部(101)下表面连通。
2.根据权利要求1所述的磁性纺丝自动化制备装置，其特征在于，所述移动滑台包括互相滑动连接的移动滑台X轴(201)、移动滑台Y轴(202)和移动滑台Z轴(203)。
3.根据权利要求2所述的磁性纺丝自动化制备装置，其特征在于，所述挤出装置固定在所述移动滑台Z轴(203)上，所述挤出装置出口向下设置，且与所述移动滑台Z轴(203)平行。
4.根据权利要求1所述的磁性纺丝自动化制备装置，其特征在于，所述灌装装置包括注射器(301)，所述注射器(301)连有自动注射泵(302)，所述注射器(301)出口与所述第一挤出部(101)下表面连通；优选的，所述注射器(301)出口通过连接管(303)与所述第一挤出部(101)下表面连通。
5.一种磁性纺丝自动化制备方法，其特征在于，包括
将磁性粒子与有机聚合物混合，形成胶状混合物；
将所述胶状混合物搅拌至粘稠，倒入注射器中；
将所述注射器中的混合物经向心状模具挤压成型；
挤压的过程中，所述模具按照预设的运行程序移动；
挤压出混合物干燥后得到柔性磁性纺丝。
6.根据权利要求5所述的磁性纺丝自动化制备方法，其特征在于，所述胶状混合物搅拌温度为30-90℃，搅拌速度为50-200转/分钟，搅拌时间为1-5小时；
和/或，所述干燥的温度为60-90℃，干燥时间为6-12小时。
7.根据权利要求5所述的磁性纺丝自动化制备方法，其特征在于，所述运行程序为：所述模具以速率A沿X轴正方向移动距离A’——以速率B沿Y轴正方向移动距离B’——以速率C沿X轴负方向移动距离C’——以D速率沿Y轴正方向移动距离D’，并以此机制往复进行。
8.一种磁性纺丝，通过权利要求1-4任意装置或者权利要求5-7任意方法制备得到，其特征在于，所述磁性纺丝包括磁性粒子和有机聚合物，所述磁性粒子的质量百分含量为30％-90％，所述有机聚合物的质量百分含量为10％-70％。
9.根据权利要求8所述的磁性纺丝，其特征在于，所述磁性粒子选自钕铁硼磁性粒子、钕镍钴磁性粒子、氧化铁磁性粒子、二氧化铬磁性粒子、钴-氧化铁磁性粒子中的一种或多种；
和/或，所述有机聚合物选自苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚二甲基硅氧烷、己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯共聚物中的一种或多种。
10.根据权利要求8或9所述的磁性纺丝，其特征在于，所述磁性纺丝的最大拉伸形变量为80％-330％。
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