本发明专利技术属于塑料薄膜成型技术领域，公开了一种基于静电纺丝法的高强度膜制备装置、方法及应用，设置有喷头外层，所述喷头外层的一侧开设有斜孔的熔体入口，所述喷头外层下半部分的外侧包裹有加热圈；所述喷头外层的底部通过螺纹连接固定有喷头锥体，所述喷头外层的内部固定有喷头内层，所述喷头外层与所述喷头内层之间形成有环形间隙；所述喷头内层的内部贯穿安装有内气流组件，所述内气流组件通过轴承与喷头内层连接，所述内气流组件上端固定有旋转接头。由于静电纺丝过程的电场力强力拉伸作用，聚合物内分子链经过取向后制成塑料薄膜，薄膜强度得到大幅度提升。薄膜强度得到大幅度提升。薄膜强度得到大幅度提升。
【技术实现步骤摘要】
一种基于静电纺丝法的高强度膜制备装置、方法及应用
[0001]本专利技术属于塑料薄膜成型
，尤其涉及一种基于静电纺丝法的高强度膜制备装置、方法及应用。
技术介绍
[0002]塑料薄膜以包装及覆盖层等方式广泛应用于食品、医疗、化工及农业等领域。塑料薄膜的加工方法通常包括：挤出吹塑成型、流延成型和双向拉伸等。其中挤出吹塑成型是生产塑料薄膜最为广泛的方法。挤出吹膜一般工作原理是将物料添加到挤出机料斗中，在外部热源加热和螺杆的剪切生热作用下，物料被熔融塑化，塑料熔体被挤入机头后，通过环形间隙口模将其成型成为薄膜管坯，此时管坯的末端被封闭，并引至牵引辊。压缩空气从芯轴孔中吹入，管坯横向展开，同时牵引辊连续纵向牵伸，使膜管达到所要求的厚度和直径，膜管经过后续切割、印刷等工序成为最终的膜制品。
[0003]物理机械性能是影响制备的塑料薄膜制品质量的关键因素之一。塑料薄膜的物理机械性能主要包括拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、冲击强度等。而塑料薄膜的增强增韧可以通过共混、填充、增强和自增强等方法实现，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。
[0004]静电纺丝是制备超细纤维的一种高分子材料加工方法，在静电纺丝过程中，聚合物熔体或者溶液受到电场力的强拉伸作用形成射流，射流在形成及急速下落过程中，聚合物分子链沿射流方向逐渐高度取向。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，结晶型聚合物的取向是连接晶片的微细分子束链段伸直的结果，力学性能和密度都在该取向方向上得到提高，弹性和韧性也会改善。分子链的取向对某些塑料是需要的，如生产薄膜、拉丝与铰链，会使塑件沿拉伸方向的抗拉强度、光泽度与抗弯强度均有所增加。因此，在塑料薄膜生产过程中，与静电纺丝相结合，利用静电纺丝过程中分子链的强取向效应，将有效增加产品的抗拉强度等性能，提高产品质量。
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静电纺丝法的高强度膜制备装置。所述技术方案如下：
[0006]所述基于静电纺丝法的高强度膜制备装置设置有喷头外层，所述喷头外层的一侧开设有斜孔的熔体入口，所述喷头外层下半部分的外侧包裹有加热圈；
[0007]所述喷头外层的底部通过螺纹连接固定有喷头锥体，所述喷头外层的内部固定有喷头内层，所述喷头外层与所述喷头内层之间形成有环形间隙；
[0008]所述喷头内层的内部贯穿安装有内气流组件，所述内气流组件通过轴承与喷头内层连接，所述内气流组件上端固定有旋转接头，所述旋转接头上有内气流入口，所述内气流
组件上部固定有从动齿轮，所述从动齿轮与主动齿轮相啮合，驱动主动齿轮连接有电机，电机通过驱动主动齿轮旋转从而驱动内气流组件旋转，保温层的底部固定连接有外气流组件，所述外气流组件的上部固定安装有收集台，所述外气流组件连接有高压静电发生器。
[0009]在一个实施例中，所述喷头外层是上大下小的圆柱回转体结构。
[0010]在一个实施例中，所述加热圈的外部包裹有保温层，并且保温层的长度大于所述加热圈的长度；
[0011]所述保温层下端面与喷头锥体底部尖端距离为100mm。
[0012]在一个实施例中，所述保温层以及内气流组件均采用耐高温绝缘材料。
[0013]在一个实施例中，所述喷头锥体为由外向内延伸的锥体结构，所述喷头锥体的底部为环形尖端。
[0014]在一个实施例中，所述内气流组件为管状结构，所述内气流组件相对于喷头内层旋转设置。
[0015]在一个实施例中，所述收集台内侧为锥面结构，所述外气流组件下侧固定安装有人字板，所述喷头锥体和所述人字板之间是所制高强度塑料薄膜构成的塑料膜管。
[0016]在一个实施例中，人字板的外侧设置有将塑料模板挤扁的挤压辊和用于收集挤扁塑料薄膜的收集辊。
[0017]在一个实施例中，所述喷头外层接地。
[0018]在一个实施例中，所述外气流组件上设置有外气流入口。
[0019]本专利技术的另一目的在于提供一种实现所述的基于静电纺丝法的高强度膜制备装置的方法，该基于静电纺丝法的高强度膜制备方法包括以下步骤：
[0020]步骤一、将塑料原料熔融塑化后通入熔体静电纺丝喷头；
[0021]步骤二、塑料熔体在纺丝喷头内自流周向均布后在环形尖端处形成熔体薄层；
[0022]步骤三、在高压静电场作用下，环形尖端处熔体薄层自组织形成均匀稳定多射流；
[0023]步骤四、射流在充分拉伸后被碾压后粘接在一起，再次形成熔体薄层；
[0024]步骤五、该熔体薄层被内部气流吹胀形成塑料膜管，同时外部气流使其冷却定型，膜管挤扁形成双层塑料薄膜被收集成卷。
[0025]本专利技术的另一目的在于提供一种基于所述基于静电纺丝法的高强度膜制备方法在高强度膜制备上的应用。
[0026]结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：
[0027]第一、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：
[0028]塑料薄膜的物理机械性能指标是影响其最终产品质量的重要考量。如何进一步提高其拉伸强度和撕裂强度等性能成为塑料薄膜生产过程中亟需解决的问题之一。塑料薄膜的增强增韧可以通过共混、填充、增强和自增强等方法实现，而共混、填充和增强等方法需要额外添加其他辅料或者前期预加工造粒等步骤，增加了额外的成本和能量消耗。因此，通过在聚合物加工过程中采用特定模头或者特定增强元件以取得分子链取向的提升的自增强方法是提高塑料薄膜强度的有效途径。该类方法能够在有效提高塑料薄膜物理机械性能的同时最大限度的减少或者避免额外的填料加入和能量消耗，有利于节能减排，符合国家
碳达峰碳中和的发展目标。在熔体静电纺丝过程中，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，所以熔体静电纺丝后的纤维表现出良好的强度和韧性。因此，本专利技术所述技术方案可以利用熔体静电纺丝过程中分子链的取向作用达到塑料自增强的效果，并将其应用于塑料薄膜加工行业，可以有效提高塑料薄膜的物理机械性能。
[0029]第二，把技术方案看作一个整体或者从产品的角度，本专利技术所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
[0030]塑料薄膜在人们日常生活中使用非常广泛，对其强度要求也越来越高。本专利技术所述技术方案应用在塑料薄膜生产行业中，可以在不额外增加填料和无需预加工造粒等前提下大幅度提升塑料薄膜的物本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于静电纺丝法的高强度膜制备装置，其特征在于，所述基于静电纺丝法的高强度膜制备装置设置有喷头外层(2)，所述喷头外层(2)的一侧开设有斜孔的熔体入口(1)，所述喷头外层(2)下半部分的外侧包裹有加热圈(4)；所述喷头外层(2)的底部通过螺纹连接固定有喷头锥体(5)，所述喷头外层(2)的内部固定有喷头内层(12)，所述喷头外层(2)与所述喷头内层(12)之间形成有环形间隙；所述喷头内层(12)的内部贯穿安装有内气流组件(10)，所述内气流组件(10)通过轴承(14)与喷头内层(12)连接，所述内气流组件(10)上端固定有旋转接头(18)，所述旋转接头(18)上有内气流入口(19)，所述内气流组件(10)上部固定有从动齿轮(17)，所述从动齿轮(17)与主动齿轮(15)相啮合，驱动主动齿轮(15)连接有电机(16)，电机(16)通过驱动主动齿轮(15)旋转从而驱动内气流组件(10)旋转，保温层(3)的底部固定连接有外气流组件(7)，所述外气流组件(7)的上部固定安装有收集台(6)，所述外气流组件(7)连接有高压静电发生器(10)。2.根据权利要求1所述的基于静电纺丝法的高强度膜制备装置，其特征在于，所述喷头外层(2)是上大下小的圆柱回转体结构，所述喷头外层(2)接地。3.根据权利要求1所述的基于静电纺丝法的高强度膜制备装置，其特征在于，所述加热圈(4)的外部包裹有保温层(3)，并且保温层(3)的长度大于所述加热圈(4)的长度；所述保温层(3)下端面与喷头锥体(5)底部尖端距离为100mm。4.根据权利要求3所述的基于静电纺丝法的高强度膜制备装置，其特征在于，所述保温层(3)以及内气流组件(...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩雯雯，陈宏波，李文超，王若铖，全恩郅，刘海超，梁辉，汪传生，杨卫民，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：
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