專利名稱：應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法。
背景技術(shù)：
熔噴非織造布生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的拓展促進了高性能聚合物的使用，以滿足產(chǎn)業(yè)用紡織品的特別需求，如耐高溫、耐化學(xué)性、良好的強度和彈性、醫(yī)療用產(chǎn)品舒適性、與食品接觸的安全性等要求。除使用傳統(tǒng)聚丙烯PP、聚酯PET、共聚聚酯C0PET、 聚乙烯PE、聚酰胺PA、共聚聚酰胺C0PA、彈性聚酯PBT、彈性聚酯PTT外，一些高性能的成纖高聚物在熔噴非織造布產(chǎn)品中也得以使用。如聚甲醛共聚物(POM)、環(huán)狀聚烯烴共聚物 (C0C)、熱塑性聚酯彈性體(TPE-E)、聚苯硫醚(PPS)等。由于熔噴非織造布中的纖維屬于超細纖維，重量輕、手感柔軟、保暖性好，同時熔噴纖維間空隙小，而空隙率大透氣性十分優(yōu)越，這就決定了熔噴纖維是十分優(yōu)異的保溫材料。熔噴非織造布由于其纖維直徑細、比表面積大、孔隙小，空隙率高等特點極適合作液固分離或氣固分離的過濾材料。在空氣過濾中可適合作亞高效以上的過濾。如勞保及醫(yī)療口罩、防毒面具，濾除粉塵、細菌等有害顆粒，亦可作空調(diào)、汽車內(nèi)空氣過濾和發(fā)動機空氣過濾，特別當熔噴纖維經(jīng)駐極化處理后，空氣過濾的過濾效率可超過99%，甚至可達99. 999%，可適合作電子設(shè)備超凈車間等高要求的空氣凈化場所。熔噴非織造布去污力強、手感柔軟、不損壞被揩拭的表面，市場容量巨大。國外有的企業(yè)用熔噴纖維制作嬰兒揩擦布、家庭用揩布、個人用揩拭布等個人適用領(lǐng)域，熔噴揩擦布也可用于汽車揩拭布、精密機床、精密儀器揩布等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。微孔聚合物的基本概念是在1980年由美國麻省理工學(xué)院的Suh教授提出的。他的基本設(shè)想是如果泡孔尺寸小于聚合物材料中業(yè)已存在的臨界裂紋尺寸，則可加入足夠數(shù)目的泡孔，使得材料密度降低而又不會失去必要的力學(xué)性能，從而達到降低成本、提高材料性價比的目的。研究表明，微孔聚合物有很好的物理機械性能，如缺口沖擊強度高 (與純塑料相比最高可提高5倍)、韌性高(與純塑料相比最高可提高5倍)、比強度高(比純塑料高3 5倍)、疲勞壽命長(比純塑料可提高5倍)、熱穩(wěn)定性高、介電常數(shù)低和導(dǎo)熱系數(shù)低等。因而可用于制造食品包裝材料、輕質(zhì)高強隔音的飛機和汽車部件、重量輕、緩沖性強的運動器材、保溫絕緣的纖維材料、低摩擦的表面改性材料和生物醫(yī)學(xué)制品等。在傳統(tǒng)泡沫塑料物理發(fā)泡中大量使用對臭氧層有害的氯氟烴(氟利昂)和易燃的碳氫化合物等做為物理發(fā)泡劑，而在過飽和法制造微孔聚合物時采用無公害、易回收的C02和N2作為發(fā)泡劑，符合當前綠色環(huán)保科技的要求，因而微孔聚合物也被稱為“二十一世紀的新型材料，，。超臨界流體既不同于氣體，也不同于液體，具有許多獨特的物理化學(xué)性質(zhì)其具有接近于液體的密度，這賦予它很強的溶劑化能力；其粘度與氣體接近，擴散系數(shù)比液體大， 因而具有良好的傳質(zhì)性能。通過改變超臨界流體的溫度或壓力，可以得到處于氣態(tài)和液態(tài)之間的任一密度；在臨界點附近，壓力和溫度的微小變化可導(dǎo)致密度的巨大變化。由于粘度、介電常數(shù)、擴散系數(shù)和溶解能力都與密度有關(guān)，因此可以方便地調(diào)節(jié)壓力和溫度來控制超臨界流體的物理化學(xué)性質(zhì)。與其他物質(zhì)相比，C02臨界條件適宜(31. rc , Pc=7. 38 MPa)，易于操作，且其便宜易得、無毒不燃、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、使用安全，所以在眾多超臨界流體中超臨界C02流體的應(yīng)用最多。雖然對于大多數(shù)聚合物而言，超臨界二氧化碳(SCC02)是不良溶劑，但是它可以溶解許多小分子，并且它對聚合物有很強的溶脹性。近年來，有關(guān)超細纖維非織造布的應(yīng)用日趨廣泛，如工業(yè)廢水的處理、海水淡化、混合物質(zhì)的分離和濃縮、 工業(yè)金屬的分離和回收等。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，微孔發(fā)泡技術(shù)、超臨界流體技術(shù)和非織造布技術(shù)交叉結(jié)合，優(yōu)勢互補，將CO2應(yīng)用到纖維的制備中，使其由被動變主動，取得了一些重大的突破。其基本原理是①聚合物在高壓下被惰性氣體(0) 飽和，形成聚合物氣體均相體系；②通過減壓或升溫，降低氣體在聚合物中的溶解度，產(chǎn)生超飽和狀態(tài)；③氣泡成核、長大及定型。微孔指孔徑為0.0廣50um，孔密度1(TIO13孔/cm3，因此，含微孔纖維非織造布具有一下有點質(zhì)輕、省料、吸收沖擊載荷強、隔音和隔熱性能好、比強度高等特性。同時由于纖維的強度大，因此，具有微孔結(jié)構(gòu)纖維非織造布在醫(yī)療領(lǐng)域以及制作汽車、 飛機和各種運輸器材等領(lǐng)域有特殊的應(yīng)用價值。通過改變超臨界流體的溫度或壓力，可以得到處于氣態(tài)和液態(tài)之間的任一密度； 在臨界點附近，壓力和溫度的微小變化可導(dǎo)致密度的巨大變化。由于粘度、介電常數(shù)、擴散系數(shù)和溶解能力都與密度有關(guān)，因此可以方便地調(diào)節(jié)壓力和溫度來控制超臨界流體的物理化學(xué)性質(zhì)。微孔聚合物的制備主要基于氣體過飽和法?；具^程為首先使高壓氣體(C02 和N2 )溶解于聚合物中形成聚合物/氣體飽和體系；然后通過壓力驟降和(或)溫度驟升使之進入過飽和狀態(tài)，從而大量氣核同時引發(fā)和增長；最后通過淬火等方法使微孔結(jié)構(gòu)定型。傳統(tǒng)泡沫塑料物理發(fā)泡的改進在于嚴格控制溫度、壓力、時間等工藝參數(shù)，使得大量氣核能夠同時引發(fā)，且不歸并成大泡，從而得到微孔結(jié)構(gòu)。采用過飽和原理制備微孔聚合物的工藝方法，根據(jù)操作的連續(xù)程度不同主要有分步法、半連續(xù)法以及擠出、注塑、滾塑等連續(xù)法。分步法及半連續(xù)法由于形成聚合物/氣體飽和體系所需時間由氣體向聚合物基體的擴散速度決定，因而耗時長，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，主要應(yīng)用于理論研究。而與實際塑料加工相一致的連續(xù)法的出現(xiàn)，使得微孔纖維的實際應(yīng)用成為可能。微孔纖維的力學(xué)性能主要取決與微孔結(jié)構(gòu)(包括孔尺寸、孔密度、孔分布、和孔取向)以及分子鏈取向。 而通過優(yōu)化工藝，控制微孔結(jié)構(gòu)和分子鏈取向可以得到性能優(yōu)良的聚砜類微孔纖維。傳統(tǒng)上，當纖維上的孔洞孔徑較大時，纖維受力，纖維孔洞是纖維斷裂的發(fā)源地， 降低纖維的強度.而當纖維上的孔洞孔徑達到微孔尺度范圍時，由于相當于纖維的無定形區(qū)的尺度，同時由于發(fā)泡過程對定形區(qū)的結(jié)晶度實現(xiàn)調(diào)整，當泡體受力時，泡孔尺度小于纖維瑕疵的尺度，改變裂紋方向，分散并改變裂紋方向，相對于未發(fā)泡的實體纖維，微孔纖維不僅密度降低，而且性能得到改善高的韌性，低的熱傳導(dǎo)系數(shù)、高的抗沖擊強度、低的介電常數(shù)。但是由于微孔纖維非織造布是一種比較特殊的高分子聚合物纖維聚集體，具有加工溫度較高、高溫下熔體強度較低，超臨界流體在其中溶解度較低等不利于微孔發(fā)泡的缺點，因此，能否采用超臨界流體的熔噴紡絲的方法，制備微孔纖維非織造布，是非織造生產(chǎn)領(lǐng)域技術(shù)人員十分關(guān)注的課題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法，以滿足紡織、電氣、電子、機械、醫(yī)療、化工、食品及航空航天等相關(guān)領(lǐng)域的需求。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法，包括如下步驟
(1)定量喂入聚合物固體切片進入螺桿后，在螺桿進料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實并逐漸熔化；
(2)在螺桿熔融段，將超臨界流體經(jīng)注入裝置注入聚合物熔體中，形成均相聚合物熔
體；
(3)在過濾器部分，均相聚合物熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑；
(4)在計量泵部分，均相聚合物熔體經(jīng)齒輪計量泵進行熔體計量，以精確控制纖維細度和均勻度；
(5)均相聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)、孔流區(qū)和膨化區(qū)從模頭噴絲孔擠出；
(6)從模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時， 受到兩側(cè)高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細流被迅速拉細；同時，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細流冷卻固化成形，形成聚合物超細微孔纖維；
(7)牽伸和冷卻固化的超細微孔纖維在牽伸氣流的作用下，吹向凝網(wǎng)簾或滾筒，凝網(wǎng)簾下部或滾筒內(nèi)部均設(shè)有真空抽吸裝置，由此纖維收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上，依靠自身熱粘合或其他加固方法成為微孔纖維非織造布。所述超臨界流體為超臨界隊或者超臨界(X)2 ；所述的聚合物為聚丙烯(PP)、滌綸 (PET)、滌綸(C0PET)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚酰胺(C0PA)、彈性聚酯(PBT)、彈性聚酯 (PTT)、聚甲醛共聚物(POM)、環(huán)狀聚烯烴共聚物(C0C)、熱塑性聚酯彈性體(TPE-E)、聚苯硫醚(PPS)中的至少一種。所述的兩側(cè)牽伸用高速熱空氣流的溫度為29(T320°C。所述超臨界流體為超臨界N2時，其溫度為5(T380°C，壓力為7 40MPa，超臨界N2與 PET聚合物的質(zhì)量比為1 :400-1 =IO0所述超臨界流體為超臨界(X)2時，其溫度為5(T380°C，臨界壓力為7 40MPa，超臨界CO2與PET聚合物的質(zhì)量比為1 :100-1 :10。均相聚合物熔體與外界的壓力差為17 24 MPa，熔噴速率為l(T2000cm7S。


圖1為應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法原理示意圖。本發(fā)明的優(yōu)點顯著，采用本發(fā)明的以超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法，可制得高拉伸強度的200-2000MP、高輕量化0. l-2g/cm3的微孔纖維非織造布。

圖1應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維的方法原理示意圖。
具體實施方式
實施例1
將PET固體切片定量喂入螺桿，PET固體切片在螺桿進料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為50-380°C，壓力為7-40MPa的超臨界流體 N2經(jīng)注入裝置注入PET熔體中，超臨界N2與PET的質(zhì)量比為1 :400-1 10，形成均相PET熔體。在過濾器部分，均相PET熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。 在計量泵部分，均相PET熔體經(jīng)齒輪計量泵進行熔體計量(10-500(KK)g/h)，以精確控制纖維細度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相PET熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動方向，箭頭C表示冷空氣流動方向。均相PET熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為10-2000 cm7s。從模頭噴絲孔擠出的PET 熔體細流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時，受到兩側(cè)290-320°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細流被迅速拉細。同時，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細流冷卻固化成形，形成超細微孔PET纖維。經(jīng)牽伸和冷卻固化的超細微孔PET纖維在牽伸氣流的作用下，吹向凝網(wǎng)簾或滾筒，凝網(wǎng)簾下部或滾筒內(nèi)部均設(shè)有真空抽吸裝置(吸風(fēng)裝置9)，由此PET纖維收集在凝聚接收裝置8 (凝網(wǎng)簾或滾筒)上，依靠自身熱粘合成為微孔PET纖維非織造布。非織造布拉伸強度350MP、輕量化0. 6g/cm3。實施例2
將聚丙烯PP固體切片定量喂入螺桿，PP固體切片在螺桿進料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為50°c，壓力為7MPa的超臨界流體N2 經(jīng)注入裝置注入PP熔體中，超臨界隊與PP的質(zhì)量比為1 :200，形成均相PP熔體。在過濾器部分，均相PP熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計量泵部分，均相PP熔體經(jīng)齒輪計量泵進行熔體計量((10-500000g/h))，以精確控制纖維細度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相PP熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動方向，箭頭C表示冷空氣流動方向。均相PP熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為10 cm7s。從模頭噴絲孔擠出的PP熔體細流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時，受到兩側(cè)290°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細流被迅速拉細。同時，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細流冷卻固化成形， 形成超細微孔PP纖維。經(jīng)牽伸和冷卻固化的超細微孔PP纖維在牽伸氣流的作用下，吹向凝網(wǎng)簾或滾筒，凝網(wǎng)簾下部或滾筒內(nèi)部均設(shè)有真空抽吸裝置，由此PP纖維收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上，依靠自身熱粘合成為微孔PP纖維非織造布。非織造布拉伸強度200MP、輕量化2g/
3
cm 。實施例3
將聚乙烯PE固體切片定量喂入螺桿，PE固體切片在螺桿進料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為260°C，壓力為20MPa的超臨界流體 N2經(jīng)注入裝置注入PE熔體中，超臨界隊與PE聚合物的質(zhì)量比為1 10，形成均相PE熔體。 在過濾器部分，均相PE熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計量泵部分，均相PE熔體經(jīng)齒輪計量泵進行熔體計量((10-500000g/h))，以精確控制纖維細度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相PE熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動方向，箭頭C表示冷空氣流動方向。均相PE熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為400 cm7s。從模頭噴絲孔擠出的PE熔體細流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時，受到兩側(cè)300°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細流被迅速拉細。同時，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細流冷卻固化成形，形成超細微孔PE纖維。經(jīng)牽伸和冷卻固化的超細微孔PE纖維在牽伸氣流的作用下， 吹向凝網(wǎng)簾或滾筒，凝網(wǎng)簾下部或滾筒內(nèi)部均設(shè)有真空抽吸裝置，由此PE纖維收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上，依靠自身熱粘合成為微孔PE纖維非織造布。非織造布拉伸強度的300MP、輕量化 1.恥/cm3。實施例4
將聚酰胺PA固體切片定量喂入螺桿，PA固體切片在螺桿進料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為380°C，壓力為40MPa的超臨界流體隊經(jīng)注入裝置注入PA熔體中，超臨界隊與？々聚合物的質(zhì)量比為1 :400，形成均相PET熔體。 在過濾器部分，均相PET熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計量泵部分，均相PA熔體經(jīng)齒輪計量泵進行熔體計量((10-500000g/h))，以精確控制纖維細度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相PA熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動方向，箭頭C表示冷空氣流動方向。均相PA熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為800 cm7s。從模頭噴絲孔擠出的PA熔體細流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時，受到兩側(cè)320°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細流被迅速拉細。同時，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細流冷卻固化成形，形成超細微孔PA纖維。經(jīng)牽伸和冷卻固化的超細微孔PA纖維在牽伸氣流的作用下， 吹向凝網(wǎng)簾或滾筒，凝網(wǎng)簾下部或滾筒內(nèi)部均設(shè)有真空抽吸裝置，由此PA纖維收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上，依靠自身熱粘合成為微孔PA纖維非織造布。非織造布拉伸強度400MP、輕量化 0. lg/cm3。實施例5
將彈性聚酯PBT (市售的各種PET是否有商品名或型號之類的區(qū)分)固體切片定量喂入螺桿，PBT固體切片在螺桿進料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為50-380°C，壓力為7-40MPa的超臨界流體(X)2經(jīng)注入裝置注入PBT熔體中，超臨界CO2與PBT聚合物的質(zhì)量比為1 :100-1 :10，形成均相PBT熔體。在過濾器部分，均相PBT熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計量泵部分， 均相PBT熔體經(jīng)齒輪計量泵進行熔體計量((10-500000g/h))，以精確控制纖維細度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相PBT熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動方向，箭頭C表示冷空氣流動方向。均相PBT熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū) 3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為1200 cm3/s0從模頭噴絲孔擠出的PBT熔體細流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時，受到兩側(cè)四0-3201的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細流被迅速拉細。同時，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細流冷卻固化成形，形成超細微孔PBT纖維。經(jīng)牽伸和冷卻固化的超細微孔PBT纖維在牽伸氣流的作用下， 吹向凝網(wǎng)簾或滾筒，凝網(wǎng)簾下部或滾筒內(nèi)部均設(shè)有真空抽吸裝置，由此PBT纖維收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上，依靠自身熱粘合成為微孔PBT纖維非織造布。非織造布拉伸強度的550MP、 輕量化0. 6g/cm3。實施例6
將聚丙烯固體切片定量喂入螺桿，聚丙烯固體切片在螺桿進料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為280°C，壓力為25MPa的超臨界流體CO2經(jīng)注入裝置注入聚丙烯熔體中，超臨界CO2與聚丙烯的質(zhì)量比為1 :50，形成均相聚丙烯熔體。在過濾器部分，均相聚丙烯熔體經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化齊U。在計量泵部分，均相聚丙烯熔體經(jīng)齒輪計量泵進行熔體計量((10-500000g/h))，以精確控制纖維細度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相聚丙烯熔體的注入方向，箭頭B 表示牽伸用熱空氣流動方向，箭頭C表示冷空氣流動方向。均相聚丙烯聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為1600 cm7s。從模頭噴絲孔擠出的聚丙烯熔體細流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時，受到兩側(cè)290°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細流被迅速拉細。同時，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細流冷卻固化成形，形成超細微孔聚丙烯纖維。經(jīng)牽伸和冷卻固化的超細微孔聚丙烯纖維在牽伸氣流的作用下，吹向凝網(wǎng)簾或滾筒，凝網(wǎng)簾下部或滾筒內(nèi)部均設(shè)有真空抽吸裝置，由此聚丙烯纖維收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上，依靠自身熱粘合成為微孔聚丙烯纖維非織造布。非織造布拉伸強度的220MP、輕量化1. 2g/cm3。實施例7
將聚酰胺固體切片定量喂入螺桿，聚酰胺固體切片在螺桿進料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為380°C，壓力為7MPa的超臨界流體 CO2經(jīng)注入裝置注入聚酰胺熔體中，超臨界CO2與聚酰胺聚合物的質(zhì)量比為1 :100，形成均相聚酰胺熔體。在過濾器部分，均相聚酰胺熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計量泵部分，均相聚酰胺熔體經(jīng)齒輪計量泵進行熔體計量((10-500000g/h))， 以精確控制纖維細度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相聚酰胺熔體的注入方向， 箭頭B表示牽伸用熱空氣流動方向，箭頭C表示冷空氣流動方向。均相聚酰胺熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為1800 cm7s。從模頭噴絲孔擠出的聚酰胺熔體細流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時，受到兩側(cè)320°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細流被迅速拉細。同時，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細流冷卻固化成形，形成超細微孔聚酰胺纖維。經(jīng)牽伸和冷卻固化的超細微孔聚酰胺纖維在牽伸氣流的作用下，吹向凝網(wǎng)簾或滾筒，凝網(wǎng)簾下部或滾筒內(nèi)部均設(shè)有真空抽吸裝置，由此聚酰胺纖維收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上，依靠自身熱粘合成為微孔聚酰胺纖維非織造布。非織造布拉伸強度的310MP、輕量化0. 8/cm3。實施例8
將彈性聚酯PTT固體切片定量喂入螺桿，PTT固體切片在螺桿進料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實并逐漸熔化。在螺桿熔融段，將溫度為50°c，壓力為40MPa的超臨界流體(X)2經(jīng)注入裝置注入PET熔體中，超臨界(X)2與PTT的質(zhì)量比為1:10，形成均相PTT熔體。 在過濾器部分，均相PTT熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑。在計量泵部分，均相PTT熔體經(jīng)齒輪計量泵進行熔體計量((10-500000g/h))，以精確控制纖維細度和均勻度。如圖1所示，圖中箭頭A表示均相PTT聚合物熔體的注入方向，箭頭B表示牽伸用熱空氣流動方向，箭頭C表示冷空氣流動方向。均相PTT聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)1、孔流區(qū)2和膨化區(qū)3從模頭噴絲孔擠出，熔噴速率為2000 cm7s。從模頭噴絲孔擠出的PTT熔體細流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時，受到兩側(cè)300°C的高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細流被迅速拉細。同時，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細流冷卻固化成形，形成超細微孔PTT纖維。經(jīng)牽伸和冷卻固化的超細微孔PTT纖維在牽伸氣流的作用下，吹向凝網(wǎng)簾或滾筒，凝網(wǎng)簾下部或滾筒內(nèi)部均設(shè)有真空抽吸裝置， 由此聚酰胺纖維收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上，依靠自身熱粘合成為微孔PTT纖維非織造布。非織造布拉伸強度的420MP、輕量化1. 8g/cm3。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)定量喂入聚合物固體切片進入螺桿后，在螺桿進料段被輸送和預(yù)熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實并逐漸熔化；(2)在螺桿熔融段，將超臨界流體經(jīng)注入裝置注入聚合物熔體中，形成均相聚合物熔體；(3)在過濾器部分，均相聚合物熔體應(yīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑；(4)在計量泵部分，均相聚合物熔體經(jīng)齒輪計量泵進行熔體計量，以精確控制纖維細度和均勻度；(5)均相聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)、孔流區(qū)和膨化區(qū)從模頭噴絲孔擠出；(6)從模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細流因環(huán)境壓力突然降低發(fā)生膨化脹大的同時， 受到兩側(cè)高速熱空氣流的牽伸，處于粘流態(tài)的熔體細流被迅速拉細；同時，兩側(cè)的室溫空氣摻入牽伸熱空氣流，使熔體細流冷卻固化成形，形成聚合物超細微孔纖維；(7)牽伸和冷卻固化的超細微孔纖維在牽伸氣流的作用下，吹向凝網(wǎng)簾或滾筒，凝網(wǎng)簾下部或滾筒內(nèi)部均設(shè)有真空抽吸裝置，由此纖維收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上，依靠自身熱粘合或其他加固方法成為微孔纖維非織造布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法，其特征在于所述超臨界流體為超臨界隊或者超臨界(X)2 ；所述的聚合物為聚丙烯PP、滌綸 PET、滌綸C0PET、聚乙烯PE、聚酰胺PA、聚酰胺C0PA、彈性聚酯PBT、彈性聚酯PTT、聚甲醛共聚物(POM)、環(huán)狀聚烯烴共聚物(COC)、熱塑性聚酯彈性體(TPE - E)、聚苯硫醚(PPS)中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法，其特征在于所述的兩側(cè)牽伸用高速熱空氣流的溫度為29(T320°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法，其特征在于所述超臨界流體為超臨界N2時，其溫度為5(T380°C，壓力為7 40MPa，超臨界N2 與PET聚合物的質(zhì)量比為1 :400-1 :10。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法，其特征在于所述超臨界流體為超臨界CO2時，其溫度為5(T380°C，臨界壓力為7 40MPa，超臨界CO2與PET聚合物的質(zhì)量比為1 100-1 :10。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法，其特征在于均相聚合物熔體與外界的壓力差為17 24 MPa，熔噴速率為l(T2000cm7S。
全文摘要
一種應(yīng)用超臨界流體熔噴紡絲制備微孔纖維非織造布的方法，定量喂入聚合物固體切片進入螺桿后，經(jīng)螺桿壓縮段壓實并逐漸熔化；將超臨界流體經(jīng)注入裝置注入聚合物熔體中，形成均相聚合物熔體；均相聚合物熔體經(jīng)過過濾介質(zhì)，濾去雜質(zhì)和聚合反應(yīng)后殘留的催化劑；均相聚合物熔體經(jīng)熔噴模頭入口區(qū)、孔流區(qū)和膨化區(qū)從模頭噴絲孔擠出；形成聚合物超細微孔纖維;牽伸和冷卻固化的超細微孔纖維在牽伸氣流的作用下，吹向凝網(wǎng)簾或滾筒，凝網(wǎng)簾下部或滾筒內(nèi)部均設(shè)有真空抽吸裝置，由此纖維收集在凝網(wǎng)簾或滾筒上，依靠自身熱粘合或其他加固方法成為微孔纖維非織造布。
文檔編號D01F6/90GK102505347SQ201110333950
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者吳紅艷, 張夏楠, 張迎晨 申請人:中原工學(xué)院