一种在浊点压力以上进行闪蒸纺丝的方法技术

本发明专利技术设计了一种在浊点压力以上进行闪蒸纺丝的方法，包括以下步骤：步骤S1、将聚合物熔体和有机溶剂分别挤入聚合物熔体流道、溶剂流道内；步骤S2、所述聚合物熔体和有机溶剂在扩散功能区中以层流方式相互接触、相互扩散；步骤S3、从扩散功能区流出的聚合物熔体和有机溶剂在混合功能区中以非剪切的、温和的方式进一步分散、混合，形成内部具有富聚合物相和富溶剂相的两相分散体；步骤S4、在两相分散体未达到扩散平衡前在其均相溶液的浊点压力以上挤出喷丝孔，完成闪蒸纺丝。本申请制成的非均相溶液体系，避免了强机械剪切和搅拌过程，并将其从喷丝孔高压挤出完成闪蒸纺丝，形成均匀、直径小、强度高且生产速度易调控的闪蒸无纺布纤维网。纺布纤维网。纺布纤维网。

【技术实现步骤摘要】
一种在浊点压力以上进行闪蒸纺丝的方法


[0001]本专利技术属于无纺布制备领域，具体涉及一种在浊点压力以上进行闪蒸纺丝的方法。

技术介绍

[0002]闪蒸法又称为瞬时溶剂挥发成网法、瞬时释压纺丝法等，其特征是聚合物在溶剂发生闪蒸时迅速形成纤维。中国专利CN217628742U公开了一种闪蒸法纺丝用功能型喷丝装置，包括依次设置的溶液供给块、组合式减压舱和喷丝组件，所述溶液供给块开设有进液孔，所述组合式减压舱包括至少两段减压舱，所述减压舱内均开设有溶液通道，所述喷丝组件包括喷丝块，所述喷丝块内开设有出丝孔，所述进液孔与溶液通道连通有减压孔，所述溶液通道与出丝孔之间连通有喷丝孔，所述减压孔和喷丝孔的内径分别小于进液孔与出丝孔的内径。再如中国专利CN113005543A公开的一种用于制备聚合物的丛丝薄膜
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原纤维带的方法，其具体包括以下步骤：步骤1、产生纺丝液，所述纺丝液包含一种或多种聚合物类型的5wt.％至30wt.％的纺丝液、选自由二氯甲烷、顺式
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1，2
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二氯乙烯和反式
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1，2
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二氯乙烯组成的组的主纺丝剂，以及包含1H，6H
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全氟己烷、1H
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全氟庚烷或1H
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全氟己烷的共纺丝剂；步骤2，在大于该纺丝液的自生压力的压力下将该纺丝液闪蒸纺丝到较低压力的区域内以形成该聚合物的丛丝薄膜
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原纤维带；但是其设计的方法需要满足以下条件：第一是溶剂在其沸点对应的温度和压力以下对于聚合物而言是非溶剂；第二是在高温高压下与聚合物形成均相溶液；第三是当溶液压力在减压室中适当降低至某一压力后发生一定程度的相分离，形成一相为富聚合物相另一相为富溶剂相的两相分散体，该压力称为浊点压力；第三是当两相分散体通过喷丝孔释放到更低压力的区域时，溶剂迅速闪蒸汽化。
[0003]闪蒸纺丝的基本工艺是将聚合物和溶剂一起在高压釜中加热加压并进行数小时搅拌，使其充分溶解形成均相纺丝溶液；纺丝溶液在压力作用下进入减压室，由于压力降低到浊点压力以下而发生一定程度的相分离，再经喷丝孔喷出固化成高度取向的网状超细纤维。溶液经历了由非均相混合物到均相溶液，再到非均相分散体的过程。当溶液从喷丝孔挤出时，由于压力的突然释放，溶剂迅速汽化，形成超音速气流而使聚合物受到高速拉伸；同时，由于溶剂汽化吸收大量热量使聚合物快速冷却结晶而固化成纤。丝束经过高速旋转的转向板后再经过电晕放电充电使丝束开纤，形成均匀的片状的纤维网。纤维网吸附在网帘上后通过辊筒压制成形，得到高强度的闪蒸非织造布。其中，利用减压舱将溶液的压力降低到溶液浊点压力以下使其发生相分离是制备高性能闪蒸纺丝无纺布的关键。如果将浊点压力以上，处于均相状态的聚合物溶液挤出喷口，纤维直径粗且纤维之间容易粘连，难以形成均匀、纤细、高强的闪蒸纤维。
[0004]现有的闪蒸纺丝工艺存在以下不足：一、用高压搅拌釜配置均相溶液效率低、时间长，通常需要数小时才能获得可以满足闪蒸纺丝工艺要求的均匀的聚合物溶液；聚合物分子量越大，熔融指数越小，获得均相溶液的难度越大，搅拌、混合所需的时间越长。二、利用减压舱将纺丝溶液压力降低到溶液的浊点压力以下进行闪蒸纺丝有利于制备更细的闪蒸
纤维；但是，两相分散溶液的相结构是不稳定的，两相之间的界面张力会造成相区尺寸的迅速增大(粗化)，使纤维直径增加、强度下降；由于相尺寸的粗化速度对于压力和温度的波动敏感，必须严格控制喷嘴温度和压力，因此增加了设备及其控制系统的复杂性。三、减压舱使闪蒸时溶液的压力较低，从而导致喷射速度降低，不利于提高纤维的力学性能和降低直径。四、加强机械搅拌和剪切是提高聚合物溶液配置效率的常用手段，但是在强剪切和搅拌条件下聚合物容易降解，分子量降低会导致力学性能下降。

技术实现思路

[0005]基于传统的先在高温高压下机械搅拌制备均相聚合物溶液，然后将溶液压力降至浊点压力以下使其发生一定程度的相分离后再进行闪蒸纺丝的方法，本申请设计了一种在浊点压力以上进行闪蒸纺丝的方法，以求取消强机械剪切和搅拌步骤，保持聚合物溶液的非均相状态，最终实现形成均匀、直径小、强度高且生产速度易于调控的闪蒸无纺布纤维网的技术效果。
[0006]一种在浊点压力以上进行闪蒸纺丝的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1、将聚合物熔体和有机溶剂分别挤入聚合物熔体流道、溶剂流道内；
[0008]步骤S2、所述聚合物熔体和有机溶剂在扩散功能区中以层流方式相互接触、相互扩散；
[0009]步骤S3、从扩散功能区流出的聚合物熔体和有机溶剂在混合功能区中以非剪切的、温和的方式进一步分散、混合，形成内部具有富聚合物相和富溶剂相的两相分散体；
[0010]步骤S4、在两相分散体未达到扩散平衡前在其均相溶液的浊点压力以上挤出喷丝孔，完成闪蒸纺丝。
[0011]优选地，所述聚合物熔体为聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、聚偏氟乙烯、乙烯
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四氟乙烯共聚物、PET或者聚乳酸等聚酯中的一种或多种。
[0012]优选地，所述有机溶剂可以是甲苯、苯、正己烷、丁烷、戊烯、庚烷、辛烷、环己烷、二氯甲烷、四氯化碳、氯仿、氯甲烷、氯乙烷、二氯乙烯、三氯氟甲烷、二氯三氟乙烷、其他氟利昂、五氟丙烷、七氟丙烷、1H
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全氟己烷、6H
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全氟己烷、1H
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全氟庚烷、1H
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全氟己烷、八氟环戊烷以及醇类溶剂的一种或多种；有机溶剂中可以混合氮气或者二氧化碳气体。
[0013]优选地，所述方法使用的装置为喷丝装置结构，所述喷丝装置结构包括聚合物熔体流道、溶剂流道、扩散功能区、混合功能区和喷丝孔；
[0014]所述聚合物熔体流道的出口、溶剂流道出口分别与扩散功能区的进口连通；
[0015]所述扩散功能区的出口与混合功能区的进口连通；
[0016]所述混合功能区的出口与喷丝孔连通。
[0017]优选地，所述聚合物熔体流道、溶剂流道、扩散功能区、混合功能区和喷丝孔的截面尺寸为0.5～30mm。
[0018]优选地，所述混合功能区的截面尺寸小于5mm；
[0019]所述混合功能区采用弯曲的流道设计，包括沟槽形、蛇形、折线形、曲线形、弧线形、螺线形以及特斯拉流道，流道内不设置障碍物。
[0020]优选地，所述混合功能区的截面尺寸大于5mm；
[0021]所述混合功能区为直线形流道；所述混合功能区的直线形流道中设置有障碍物或
者沟槽以促进混合。
[0022]优选地，所述扩散功能区为平直的流道；
[0023]所述扩散功能区的长度与截面尺寸的比例为10～5000：1。
[0024]优选地，混合功能区的长度与截面尺寸的比例为100
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5000：1。
[0025]优选地，所述聚合物熔体流道、溶剂流道、扩散功能区、混合功能区和喷丝孔的截面尺寸为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在浊点压力以上进行闪蒸纺丝的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、将聚合物熔体(6)和有机溶剂(7)分别挤入聚合物熔体流道(1)、溶剂流道(2)内；步骤S2、所述聚合物熔体(6)和有机溶剂(7)在扩散功能区(3)中以层流方式相互接触、相互扩散；步骤S3、从扩散功能区(3)流出的聚合物熔体(6)和有机溶剂(7)在混合功能区(4)中以非剪切的、温和的方式进一步分散、混合，形成内部具有富聚合物相和富溶剂相的两相分散体；步骤S4、在两相分散体未达到扩散平衡前在其均相溶液的浊点压力以上挤出喷丝孔，完成闪蒸纺丝。2.根据权利要求1所述的一种在浊点压力以上进行闪蒸纺丝的方法，其特征在于，所述聚合物熔体(6)为聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、聚偏氟乙烯、乙烯
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四氟乙烯共聚物、PET或者聚乳酸等聚酯中的一种或多种。3.根据权利要求1或2任一项所述的一种在浊点压力以上进行闪蒸纺丝的方法，其特征在于，所述有机溶剂(7)是甲苯、苯、正己烷、丁烷、戊烯、庚烷、辛烷、环己烷、二氯甲烷、四氯化碳、氯仿、氯甲烷、氯乙烷、二氯乙烯、三氯氟甲烷、二氯三氟乙烷、其他氟利昂、五氟丙烷、七氟丙烷、1H
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全氟己烷、6H
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全氟己烷、1H
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全氟庚烷、1H
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全氟己烷、八氟环戊烷以及醇类溶剂的一种或多种；有机溶剂中混合氮气或者二氧化碳气体。4.根据权利要求1所述的一种在浊点压力以上进行闪蒸纺丝的方法，其特征在于，所述方法使用的装置为喷丝装置结构，所述喷丝装置结构包括聚合物熔体流道(1)、溶剂流道(2)、扩散功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛宁宇，刘文一，
申请(专利权)人：无锡真启特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：