本发明涉及纺丝,特别是涉及一种基于狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头的纺丝系统。
背景技术:
1、目前,制备超细纤维的常见方法有海岛纺丝技术、熔喷纺丝技术、静电纺丝、溶液气喷纺丝技术(sbs)等。海岛纺丝技术是开发出来比较早的纺丝方法,该方法纺制出的纤维单丝纤度极小表面积大,使其纤维具备多种优良性能,但是由于其存在操作过程复杂、对环境产生污染等问题,因而仍未被广泛使用;静电纺丝技术是使聚合物溶液在电场力的作用下形成超细纳米纤维的纺丝方法。该方法有操作简单、适用范围广、设备易搭建等优势,因而被广泛应用。但由于其制备效率低,所以要实现产业化超细纳米纤维的制备,仍需要做大量的研究工作;熔融纺丝技术是将熔融状态的聚合物在高温气流的作用下形成纤维。该方法制备的非织造布具有纤维细,结构蓬松孔隙多而孔隙尺寸小,抗折皱能力好的优点,但其显著的问题是所使用聚合物的熔点必须小于分解点,这就会大大减少可使用聚合物的类型;sbs是基于静电纺丝与熔喷纺丝相结合的产物,利用熔喷纺丝中的高速气流为驱动力实现溶液射流的牵伸细化,并经过溶剂的不断挥发,最终固化成纤;现有技术中主要是通过多喷头实现超细纳米纤维的量产,但会导致另一个新问题,就是对多喷头的控制以及清洗效果不佳。
技术实现思路
1、针对上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
2、根据本申请的第一方面,提供了一种基于狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头的纺丝系统,所述系统包括:狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头和控制器;其中,狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头与外部预设的供气装置以及供液装置连接,控制器与供气装置和供液装置通讯连接;
3、所述狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头包括:第一圆筒形结构、第二圆筒形结构和第三圆筒形结构;其中,第二圆筒形结构设置于第一圆筒形结构内,第三圆筒形结构设置于第二圆筒形结构内;第一圆筒形结构、第二圆筒形结构和第三圆筒形结构同轴心设置;
4、第三圆筒形结构的空腔的第一端为狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头的内层气体出口,第二圆筒形结构与第一圆筒形结构之间的空腔的第一端为狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头的外层气体出口,第二圆筒形结构与第三圆筒形结构之间的空腔的第一端为狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头的溶液出口;
5、第三圆筒形结构的空腔的第二端和第二圆筒形结构与第一圆筒形结构之间的空腔的第二端与供气装置连接,第二圆筒形结构与第三圆筒形结构之间的空腔的第二端与供液装置连接;
6、所述控制器用于执行以下步骤:
7、s100,获取供液装置内溶液的溶液类型wnow以及浓度cnow;
8、s200,根据wnow、cnow和预设的溶液类型控制参数组映射表qt,确定wnow对应的系统控制参数组qnow=(qnow,1,qnow,2,qnow,3);其中,qnow,1为溶液的流速,qnow,2外层气体的流速,qnow,3为内层气体的流速;qt包括若干行,每一行对应一种浓度的溶液类型以及使用该溶液类型的溶液进行纺丝时狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头对应的溶液的流速、外层气体的流速和内层气体的流速;
9、s300,根据qnow,控制供气装置以及供液装置,使得狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头的溶液出口内溶液的流速为qnow,1,外层气体出口内气体的流速为qnow,2,内层气体出口内气体的流速为qnow,3。
10、本发明至少具有以下有益效果:
11、本发明的基于狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头的纺丝系统,使用基于狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头,该喷头额外的引入了一股同轴气流;使得前驱体溶液在双气流的作用下沿着同一方向从纺丝喷头出口处射出,然后经过溶剂的不断挥发,最终固化成纤;额外气流的引入引发了气流状态从层流向湍流的早期转变,这大大改变了纤维成型的“直线部分”和“弯曲部分”,进而增加了纤维的“鞭动运动”,最终促进了纤维的牵伸细化和溶剂的蒸发;从而使得通过该喷头制备的纺丝质量以及喷头清洗效果较好。
1.一种基于狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头的纺丝系统,其特征在于,所述系统包括:狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头和控制器;其中,狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头与外部预设的供气装置以及供液装置连接,控制器与供气装置和供液装置通讯连接;
2.根据权利要求1所述的基于狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头的纺丝系统,其特征在于,所述第三圆筒形结构的内径为0.3~2mm,壁厚为0.05~0.1mm;第二圆筒形结构的内径为0.5~2.4mm,壁厚为0.05~0.1mm;第一圆筒形结构的内径为0.95~4.7mm,壁厚为0.05~0.1mm。
3.根据权利要求1所述的基于狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头的纺丝系统,其特征在于,所述狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头还包括:内层气体储气室、外层气体储气室和储液室;其中,内层气体储气室的进气口以及外层气体储气室的进气口分别与供气装置连接,内层气体储气室的出气口与第三圆筒形结构的空腔的第二端连接,外层气体储气室的出气口与第二圆筒形结构和第一圆筒形结构之间的空腔的第二端连接,储液室的进液口与储液装置连接,储液室的出液口与第二圆筒形结构与第三圆筒形结构之间的空腔的第二端连接。
4.根据权利要求1所述的基于狭缝式同轴双气流拉伸气喷纺丝喷头的纺丝系统,其特征在于,预设的溶液类型控制参数组映射表qt通过以下步骤确定: