基于拉胀丝的导电拉胀网的加工方法、装置及用途制造方法及图纸

本发明专利技术提供了基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，包括：用于输入聚合物切片并将其加热熔融成粘流态聚合物的材料输入机构；用于将熔融的聚合物通过具有负泊松比结构的喷丝孔挤出形成拉胀丝的拉胀丝纺丝成型机构；用于将拉胀丝铺设成网并喷涂导电物质，再经由具有负泊松比沟槽和粘合剂供给装置的加固辊加固制备得到合适卷装的导电拉胀网的导电拉胀网成型加固及卷绕机构；所述材料输入机构、拉胀丝纺丝成型机构、导电拉胀网成型加固及卷绕机构依照从高分子聚合物到导电拉胀网成型过程依次设置。本发明专利技术可以制备得到由拉胀丝铺设成网的导电拉胀网，可用于抗静电服、自加热服装、超级电容器、传感器、吸波材料及电磁屏蔽材料以及过滤材料等。

【技术实现步骤摘要】
基于拉胀丝的导电拉胀网的加工方法、装置及用途
本专利技术涉及一种导电拉胀网的加工方法、装置及用途，尤其是对熔融纺丝设备进行改进制备导电拉胀网的方法和设备，属于纺织科学与

技术介绍
拉胀材料又称负泊松比材料，是一种在断裂韧性、剪切刚度、抗压痕性及能量吸收等方面具有优异性能的纺织材料，由于这种材料特有的拉伸膨胀和挤压收缩的性质，使其在纺织领域尤其是功能纺织制品上的应用广受欢迎。对于拉胀材料的研究主要集中在结构设计方面，而目前提出的对于拉胀纱的设计主要是采用传统包缠纱纺纱工艺制备得到螺旋状的拉胀纱线，如专利WO2007/125352A1、专利CN2013/103361811A和专利WO2010/146347A1都提出了一种螺旋拉胀纱的加工设备及方法，这种传统方式得到的纱线尺度处于宏观状态，且受结构本身的限制而其泊松比值只在一定范围内呈现负值，这使得其在大变形范围内的纺织制品领域收到限制。而利用以上设计的拉胀纱制备得到的拉胀网的应用更是受到限制，对于拉胀网的设计，除了利用拉胀纱制备，3M公司在专利CN102711921B和专利CN102686380A中均提出了一种拉胀网片的制备方法，其主要通过将初始的拉胀网片制备成具有三维构型的拉胀网片，该种方法对初始网片及原料要求较高，且制备得到的拉胀网难以实现二次加工，难以满足拉胀网在智能、导电等材料领域的需求。近几年，随着社会科技水平的提高，人们不再仅仅满足于传统的纺织材料，而对轻质、便携及高性能纺织材料的提出了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是：赋予拉胀网导电物质，以期制备得到具有多种功能、负泊松比效应明显的拉胀网。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于，包括：材料输入机构，用于输入聚合物切片并将其加热熔融成粘流态聚合物；拉胀丝纺丝成型机构，用于将粘流态聚合物通过具有负泊松比结构的喷丝孔挤出形成拉胀丝；导电拉胀网成型加固及卷绕机构，用于将拉胀丝铺设成网并喷涂导电物质后，再经由具有负泊松比沟槽和粘合剂供给装置的加固辊加固及卷绕辊制备得到导电拉胀网；所述材料输入机构、拉胀丝纺丝成型机构、导电拉胀网成型加固及卷绕机构依照从高分子聚合物到导电拉胀网成型过程依次设置。优选地，所述材料输入机构包括料斗及螺杆挤压机，螺杆挤压机设于料斗下方，聚合物切片从料斗的出料口进入螺杆挤压机，螺杆挤压机的螺杆的转动带动聚合物切片沿着螺杆挤压机的螺槽向前运动，螺杆挤压机的螺杆套筒外侧设有加热元件，通过螺杆套筒将热量传递给聚合物切片，聚合物切片接收到的螺杆套筒传递过来的热能以及螺杆挤压机内聚合物切片自身的摩擦、挤压和剪切产生的热能，使聚合物切片在螺杆挤压机内受热熔融成粘流态聚合物，并被螺杆挤压机挤出。优选地，所述拉胀丝纺丝成型机构包括自上而下设置的纺丝箱、计量泵、喷丝板、具有负泊松比结构的喷丝孔、甬道、调湿风和拉胀丝；粘流态聚合物输送到纺丝箱内的计量泵中，计量泵通过精确计量粘流态聚合物并连续输送成纤聚合物熔体到喷丝板上的喷丝孔，保证了粘流态聚合物从喷丝孔均匀挤出，计量泵在230～250℃、工作压力为6～30MPa条件下输送高粘度流体；输送到喷丝板的成纤聚合物熔体经喷丝孔均匀喷出；经由喷丝孔喷出的细流，在甬道内被输入的调湿风冷却固化后，形成拉胀丝，该拉胀丝具有负泊松比截面形状。优选地，所述喷丝孔的负泊松比结构的几何结构为开环式结构，所述负泊松比结构的几何形状为内凹六边形、星形、双箭头形、人字形、内凹蜂窝、内凹菱形、正弦结构、手型结构和旋转矩形中的任意一种；所述喷丝孔在所述喷丝板上呈阵列式排列或呈辐射式排列；所述喷丝孔长径比在0.5～10之间调节；所述负泊松比结构的壁厚范围为0.1～1mm。优选地，所述导电拉胀网成型加固及卷绕机构包括成网装置、吸风装置、导电颗粒供给装置、加固辊、粘合剂供给装置、导电拉胀网、摩擦辊和卷绕辊；成网装置设于所述拉胀丝纺丝成型机构下方，接受形成的拉胀丝，成网装置铺网平面下方内设吸风装置，吸风装置将高速下落的拉胀丝均匀吸附在成网装置的铺网平面上形成纤网；导电颗粒供给装置设于成网装置右侧，分别位于成网装置的铺网平面上方和下方，使导电颗粒均匀附着到纤网上；加固辊设于导电颗粒供给装置右侧，且加固辊表面具有负泊松比结构式沟槽，粘合剂供给装置按点阵式排列分布在沟槽内；加固后的纤网为具有负泊松比结构的导电拉胀网并由粘合剂供给装置同步定型加固后输出；摩擦辊和卷绕辊设于加固辊和导电拉胀网右侧，输入的导电拉胀网经由上方的摩擦辊和下方的卷绕辊协同运动卷绕到卷绕辊上，形成合适的纺织制品。优选地，所述导电颗粒供给装置采用导电物质为金属颗粒、碳纳米管、石墨烯、炭黑中的一种；所述加固辊表面的负泊松比结构式沟槽形状为内凹六边形、星形、双箭头形、人字形、内凹蜂窝、内凹菱形、正弦结构、手型结构和旋转矩形；所述粘合剂供给装置采用超声波、热熔粉末、热熔纤维中的一种。优选地，所述聚合物切片为聚酯、聚酰胺、聚丙烯等高聚物，或为形状记忆聚氨酯、形状记忆聚酯等形状记忆材料。本专利技术的另一个技术方案是提供了一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工方法，其特征在于，采用上述的基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，包括：步骤1：将聚合物切片加入到材料输入机构的料斗中，聚合物切片依靠自重进入到材料输入机构的螺杆挤压机，通过转动的螺杆，使聚合物切片沿着螺槽向前运动，并在螺杆挤压机套筒外侧的加热元件和聚合物切片自身的摩擦、挤压和剪切产生一定的热量下受热熔融成粘流态聚合物，同时被螺杆挤压机压缩而具有一定熔体压力，以输送到拉胀丝纺丝成型机构；步骤2：粘流态聚合物输送到拉胀丝纺丝成型机构的纺丝箱内的计量泵中，计量泵通过精确计量聚合物并连续将成纤聚合物熔体输送到拉胀丝纺丝成型机构的喷丝板上的喷丝孔，输送到具有负泊松比结构的喷丝孔的成纤聚合物熔体经喷丝孔均匀喷出形成均匀细流，再在拉胀丝纺丝成型机构的甬道内被输入的调湿风冷却固化，形成具有负泊松比截面形状的拉胀丝；步骤3：由拉胀丝纺丝成型机构得到的拉胀丝在高速下落到导电拉胀网成型加固及卷绕机构的成网装置上，利用导电拉胀网成型加固及卷绕机构的吸风装置形成的抽吸风将高速下落的拉胀丝均匀吸附在成网装置上铺设成纤网，纤网经向前运动的成网装置输送到导电拉胀网成型加固及卷绕机构的导电颗粒供给装置，设在纤网上下的导电颗粒供给装置向纤网均匀喷洒导电物质，并同步将含有导电物质的纤网向前输送到加固辊，经加固辊表面的负泊松比几何结构式沟槽及沟槽内点阵式排列的粘合剂供给装置，使加固和同步定型后输出的纤网为具有拉胀结构的导电拉胀网，形成的导电拉胀网再输送到摩擦辊和卷绕辊处，在二者的协同作用下卷绕到卷绕辊上，形成合适的纺织制品。本专利技术的另一个技术方案是提供了一种采用上述的加工方法得到的导电拉胀网的用途，其特征在于：应用在抗静电服、自加热服装、超级电容器、传感器、吸波材料及电磁屏蔽材料中，利用导电拉胀网的拉胀变形性能纺织顺应人体运动的服装；或将采用形状记忆材料制备得到的导电拉胀网用于对不同尺寸和种类的颗粒进行筛分截留及静电吸附过滤。本专利技术适用于高温熔融的聚合物切片，制备得到的拉胀丝具有负泊松比几何结构截面，通过该种拉胀丝铺设形成的纤网再经过导电涂层及赋予拉胀几何结构可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于，包括：材料输入机构(1)，用于输入聚合物切片(11)并将其加热熔融成粘流态聚合物；拉胀丝纺丝成型机构(2)，用于将粘流态聚合物通过具有负泊松比结构的喷丝孔(24)挤出形成拉胀丝(27)；导电拉胀网成型加固及卷绕机构(3)，用于将拉胀丝(27)铺设成网并喷涂导电物质后，再经由具有负泊松比沟槽和粘合剂供给装置(35)的加固辊(34)加固及卷绕辊(38)制备得到导电拉胀网；所述材料输入机构(1)、拉胀丝纺丝成型机构(2)、导电拉胀网成型加固及卷绕机构(3)依照从高分子聚合物到导电拉胀网成型过程依次设置。

【技术特征摘要】
1.一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于，包括：材料输入机构(1)，用于输入聚合物切片(11)并将其加热熔融成粘流态聚合物；拉胀丝纺丝成型机构(2)，用于将粘流态聚合物通过具有负泊松比结构的喷丝孔(24)挤出形成拉胀丝(27)；导电拉胀网成型加固及卷绕机构(3)，用于将拉胀丝(27)铺设成网并喷涂导电物质后，再经由具有负泊松比沟槽和粘合剂供给装置(35)的加固辊(34)加固及卷绕辊(38)制备得到导电拉胀网；所述材料输入机构(1)、拉胀丝纺丝成型机构(2)、导电拉胀网成型加固及卷绕机构(3)依照从高分子聚合物到导电拉胀网成型过程依次设置。2.如权利要求1所述的一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于：所述材料输入机构(1)包括料斗(12)及螺杆挤压机(13)，螺杆挤压机(13)设于料斗(12)下方，聚合物切片(11)从料斗(12)的出料口进入螺杆挤压机(13)，螺杆挤压机(13)的螺杆的转动带动聚合物切片(11)沿着螺杆挤压机(13)的螺槽向前运动，螺杆挤压机(13)的螺杆套筒外侧设有加热元件，通过螺杆套筒将热量传递给聚合物切片(11)，聚合物切片(11)接收到的螺杆套筒传递过来的热能以及螺杆挤压机(13)内聚合物切片(11)自身的摩擦、挤压和剪切产生的热能，使聚合物切片(11)在螺杆挤压机(13)内受热熔融成粘流态聚合物，并被螺杆挤压机(13)挤出。3.如权利要求1所述的一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于：所述拉胀丝纺丝成型机构(2)包括自上而下设置的纺丝箱(21)、计量泵(22)、喷丝板(23)、具有负泊松比结构的喷丝孔(24)、甬道(25)、调湿风(26)和拉胀丝(27)；粘流态聚合物输送到纺丝箱(21)内的计量泵(22)中，计量泵(22)通过精确计量粘流态聚合物并连续输送成纤聚合物熔体到喷丝板(23)上的喷丝孔(24)，保证了粘流态聚合物从喷丝孔(24)均匀挤出，计量泵(22)在230～250℃、工作压力为6～30MPa条件下输送高粘度流体；输送到喷丝板(23)的成纤聚合物熔体经喷丝孔(24)均匀喷出；经由喷丝孔(24)喷出的细流，在甬道(25)内被输入的调湿风(26)冷却固化后，形成拉胀丝(27)，该拉胀丝(27)具有负泊松比截面形状。4.如权利要求3所述的一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于：所述喷丝孔(24)的负泊松比结构的几何结构为开环式结构，所述负泊松比结构的几何形状为内凹六边形、星形、双箭头形、人字形、内凹蜂窝、内凹菱形、正弦结构、手型结构和旋转矩形中的任意一种；所述喷丝孔(24)在所述喷丝板(23)上呈阵列式排列或呈辐射式排列；所述喷丝孔(24)长径比在0.5～10之间调节；所述负泊松比结构的壁厚范围为0.1～1mm。5.如权利要求1所述的一种基于拉胀丝的导电拉胀网的加工装置，其特征在于：所述导电拉胀网成型加固及卷绕机构(3)包括成网装置(31)、吸风装置(32)、导电颗粒供给装置(33)、加固辊(34)、粘合剂供给装置(35)、导电拉胀网(36)、摩擦辊(37)和卷绕辊(38)；成网装置(31)设于所述拉胀丝纺丝成型机构(2)下方，接受形成的拉胀丝(27)，成网装置(31)铺网平面下方内设吸风装置(32)，吸风装置(32)将高速下落的拉胀丝(27)均匀吸附在成网装置(31)的铺网平面上形成纤网；导电颗粒供给装置(33)设于成网装置(31)右侧，分别位于成网装置(31)的铺网平面上方和下方，使导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜赵群，陈俊丽，何玲娥，仵玉芝，张明月，邵青青，李涵，余卫东，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31