基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒装置、方法及应用制造方法及图纸

本发明专利技术属于塑料加工技术领域，公开了基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒装置、方法及应用，设置有电机支架，所述电机支架上固定安装有电机本体，所述电机本体通过联轴器与螺杆相连接，所述螺杆设置在纺丝套筒内部；所述纺丝套筒的外部包裹有加热圈，所述纺丝套筒上部固定有料筒，所述料筒内孔与纺丝套筒内部连通；所述螺杆底面下部固定有水槽，所述水槽内部一端布置有导向辊，所述导向辊一侧的水槽上安装有切粒机，所述水槽下面安装有电极板，所述电极板连接高压静电发生器。用自增强粒料再通过挤出、注射和吹膜等加工后，相比聚丙烯原料加工而成的制品，其强度将得到提升。其强度将得到提升。其强度将得到提升。

【技术实现步骤摘要】
基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒装置、方法及应用


[0001]本专利技术属于塑料加工
，尤其涉及基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒装置、方法及应用。

技术介绍

[0002]聚合物的增强增韧研究方法主要包括共混、填充、增强和自增强等。其中，自增强是在聚合物加工过程中采用特定模头或者在聚合物熔体流道中采用特定增强元件，在微观上，聚合物增强增韧集中体现在分子链取向的提升、填料在聚合物中分散性的提高、填料与聚合物界面作用力的提升和填料对载荷的有效转移等。
[0003]聚合物取向是指聚合物在外力作用下，分子链沿力场方向有序排列。在某些外场作用下，大分子链、链段或微晶可以沿着外场方向择优有序排列为取向结构，如双轴拉伸和吹塑的薄膜、纤维材料以及挤出的管材等。取向结构对材料的力学、光学、热性能影响显著，抗张强度及绕曲疲劳强度在取向方向上大大增加。
[0004]静电纺丝是聚合物溶液或者熔体在强电场中拉伸形成射流，射流中溶剂挥发或者熔体冷却固化形成纤维细丝的一种高分子材料加工工艺。静电纺丝法工艺简单，材料范围广，可调控纤维结构，被认为是具有宏量制备超细纤维能力的方法之一。静电纺丝过程中，射流受到表面张力、粘弹力、库伦斥力和电场力的作用。在电场力的强作用拉伸下，聚合物分子链将发生重新排列，趋向沿纤维长度方向取向一致。所以，静电纺丝不仅能制备纤维，而且能使聚合物分子链在射流过程取向排列，从而实现聚合物自增强。因此，将熔体静电纺丝应用于聚合物材料加工领域以实现聚合物材料的自增强具有现实意义和应用潜力。目前在塑料造粒领域中，大多数只是单纯的实现造粒功能，无法同时实现塑料材料的自增强。

技术实现思路

[0005]为克服相关技术中存在的问题，本专利技术公开实施例提供了一种基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒装置及方法。所述技术方案如下：
[0006]基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒装置设置有电机支架，所述电机支架上固定安装有电机本体，所述电机本体通过联轴器与螺杆相连接，所述螺杆设置在纺丝套筒内部；
[0007]所述纺丝套筒的外部包裹有加热圈，所述纺丝套筒上部固定有料筒，所述料筒内孔与纺丝套筒内部连通；
[0008]所述螺杆底面下部固定有水槽，所述水槽内部一端布置有导向辊，所述导向辊一侧的水槽上安装有切粒机，所述水槽下面安装有电极板，所述电极板连接高压静电发生器。
[0009]在一个实施例中，所述纺丝套筒的为圆柱结构，所述纺丝套筒的下端为由内孔逐渐向外延伸的内锥形结构。
[0010]在一个实施例中，所述螺杆中部为螺纹结构，所述螺杆的底部为向外延伸的外锥形结构。
[0011]在一个实施例中，所述纺丝套筒底部的内锥面和螺杆底部的外锥面锥度相同且不接触，所述纺丝套筒与所述螺杆之间设置有1mm
‑
5mm的锥面环形狭缝。
[0012]在一个实施例中，所述螺杆底部的外锥面伸出纺丝套筒的内锥面3mm
‑
10mm。
[0013]在一个实施例中，所述水槽底部内表面与螺杆底面距离为80mm
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250mm，所述水槽内灌装有10mm
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100mm深度的水。
[0014]在一个实施例中，所述水槽为绝缘材料，水槽的宽度大于螺杆底部圆直径20mm
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40mm。
[0015]在一个实施例中，所述电极板为导电材料，所述电极板为圆柱形结构。
[0016]在一个实施例中，所述电极板直径大于水槽宽度20mm
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40mm，所述电极板置于水槽下部且与螺杆底面距离150mm
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300mm。
[0017]在一个实施例中，所述纺丝套筒接地设置。
[0018]本专利技术的另一目的在于提供一种所述基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒装置的方法，该基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒方法包括以下步骤：
[0019]步骤一、将聚合物原料加入静电纺丝喷头的料筒中；
[0020]步骤二、聚合物原料在静电纺丝喷头中熔融塑化，聚合物熔体被螺杆输送至静电纺丝喷头底部尖端处；
[0021]步骤三、在高压静电发生器产生高压静电场作用下，环形尖端处熔体薄层自组织形成均匀稳定多射流，通过改变高压静电发生器电压大小调节射流数量及直径；
[0022]步骤四、射流下落至水浴冷却固化，形成多股拉条；
[0023]步骤五、将拉条切粒，形成自增强聚合物颗粒。
[0024]本专利技术的另一目的在于提供一种基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒方法在自增强聚合物材料制备上的应用。
[0025]针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本专利技术的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本专利技术技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
[0026]大多数聚合物在制成最终产品之前，必须配合混炼，然后造粒，成为可销售的原料，现阶段的造粒设备大多集中如何高效造粒和提高颗粒均匀性等方面。造粒原理大都是将原料熔融塑化后从口模挤出，然后通过旋转刀切成粒料实现造粒功能。此过程并没有考虑到聚合物材料的自增强等，后面如果需要对材料进行自增强等改性操作，则需要重新熔融塑化，经过特殊处理后再次造粒备用，这种加工模式导致大量的能源和设备消耗。
[0027]而本专利技术在聚合物熔体静电纺丝过程中，聚合物熔体在强电场中被极化后受到电场力作用形式射流，射流速度极快，在下落过程中，连接晶片的微细分子束链段伸直，分子链取向，取向后的聚合物会呈现出明显的各向异性，沿着取向方向力学性能显著提高，所以聚合物熔体静电纺丝后的纤维表现出良好的强度和韧性。并且，无针熔体静电纺丝技术可以实现几十股射流的同时形成，此过程类似于传统造粒设备的拉条过程，将几十股射流冷却然后切粒即可方便实现造粒功能。因此，将熔体静电纺丝技术和塑料造粒结合，可以在塑料造粒的同时实现聚合物材料的自增强。
[0028]本专利技术所述技术方案产生的效果和优点如下：
[0029]1、利用无针熔体静电纺丝过程中产生的均匀稳定多射流实现造粒过程的拉条功
能，可以提高拉条效率，一个纺丝喷头可以同时形成几十股射流即几十股拉条，进而提高造粒效率；
[0030]2、聚合物熔体静电纺丝过程中，施加电压越高，射流数量越多，射流速度快，射流直径越小，相反施加电压调低则射流数量少直径大，因此，可以通过调节电压大小调节射流粗细即调节拉条粗细，进而调节颗粒大小，颗粒大小能方便调控；
[0031]3、利用熔体静电纺丝过程中分子链的取向作用达到塑料物理性能自增强的效果，即造粒的同时实现材料的自增强，进而提高最终塑料制品的物料机械性能；
[0032]4、设备简单，省去了传统造粒设备中口模的设计加工过程，利用电场实现聚合物熔体的分流和拉条等。
[0033]5、本专利技术的技术方案转化后可以提高造粒机等产品的市场竞争力，在国内外有关产品中尚未见相关报道，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒装置，其特征在于，所述基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒装置设置有电机支架(2)，所述电机支架(2)上固定安装有电机本体(1)，所述电机本体(1)通过联轴器(3)与螺杆(5)相连接，所述螺杆(5)设置在纺丝套筒(4)内部；所述纺丝套筒(4)的外部包裹有加热圈(6)，所述纺丝套筒(4)上部固定有料筒(7)，所述料筒(7)内孔与纺丝套筒(4)内部连通；所述螺杆(5)底面下部固定有水槽(12)，所述水槽(12)内部一端布置有导向辊(13)，所述导向辊(13)一侧的水槽(12)上安装有切粒机(14)，所述水槽(12)下面安装有电极板(16)，所述电极板(16)连接高压静电发生器(17)。2.根据权利要求1所述的基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒装置，其特征在于，所述纺丝套筒(4)的为圆柱结构，所述纺丝套筒(4)的下端为由内孔逐渐向外延伸的内锥形结构。3.根据权利要求1所述的基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒装置，其特征在于，所述螺杆(5)中部为螺纹结构，所述螺杆(5)的底部为向外延伸的外锥形结构。4.根据权利要求1所述的基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒装置，其特征在于，所述纺丝套筒(4)底部的内锥面和螺杆(5)底部的外锥面锥度相同且不接触，所述纺丝套筒(4)与所述螺杆(5)之间设置有1mm
‑
5mm的锥面环形狭缝。5.根据权利要求1所述的基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒装置，其特征在于，所述螺杆(5)底部的外锥面伸出纺丝套筒(4)的内锥面3mm
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10mm，所述纺丝套筒(4)接地设置。6.根据权利要求1所述的基于熔体静电纺丝法的自增强塑料造粒装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏波，李文超，韩雯雯，王若铖，全恩郅，焦冬梅，汪传生，杨卫民，梁辉，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：