聚烯烴超細纖維的制備技術(shù)

材料研究加工工藝聚烯烴超細纖維的制備技術(shù)*趙娜12,劉太奇1,劉瑞雪l，2(1.北京石油化工學(xué)院環(huán)境材料研究中心，北京102617;2. 北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京1002020摘要:聚烯烴超細纖維特有的結構與性能使其研究與生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展迅速，生產(chǎn)量也在 飛速地增長(cháng)。本文綜述了聚烯烴超細纖維的制備技術(shù),詳細介紹了直接紡絲法、復合紡絲法、高壓靜電紡絲法、熔噴非織造技術(shù)、模板合成法等聚烯烴超細纖維制備方法。迄今為止,國內及國際對于超細纖維的概念并沒(méi)有公認的定義，一般認為單纖維線(xiàn)密度為0.1~1.0 dtex的纖維屬于超細纖維,而線(xiàn)密度<0.1 dtex的纖維一般稱(chēng)為極細纖維。關(guān)鍵詞:超細纖維;聚烯烴;電紡絲;制備技術(shù)中圖分類(lèi)號:TQ 342文獻標志碼:ATechnology of Polyolefin Microfiber PreparationZHAO Na'.', LIU Taiqit ，LIU Ruixue'."(1. Environment Materials Research Center, Beijing Institute of Petrochemical Technology, Beiing 102617, China;2. School of Material Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beiing 100029, China)Abstraet: The research and production technology of polyolefin microfiber preparation have developed quickly due to theunique structure and properties,, the output has also grown rapidly in recent years. In this paper, the technology of polyole-fin microfiber preparation was reviewed. Several preparation methods were introduced, including direct spinning method,composite spinning, electrospinning method, melt blown technology and template method. So far, there are no proverbialdefinitions for superfine fibre in domestic and abroad, normally, single fiber density with 0. 1~1.0 dtex belongs to superfinefiber, and fiber less than 0. 1 dtex was called super fine fiber.Key words : microfiber, polyolefin, electrospinning, preparation technology生產(chǎn)聚烯烴超細纖維的方法主要有直接紡絲l 聚烯烴超細纖維法、復合紡絲法、靜電紡絲法、熔噴非織造技術(shù)、模板目前,各類(lèi)品種的合成纖維都可紡制超細纖維，法等。如聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯纖維等[1]。超細2聚烯烴超細纖維的制備方法纖維最顯著(zhù)的特征就是它具有比普通纖維小得多的線(xiàn)密度,目前人工制造的最細超細纖維線(xiàn)密度為2.1 直接紡絲法0.000 11 dtex,其直徑僅有0.095 μm,達到了納米直接紡絲法制造超細纖維的生產(chǎn)技術(shù),是相對級水平[2]。由于超細纖維纖維線(xiàn)密度的降低而具有于復合紡絲法和共混紡絲法而言的，即在紡絲過(guò)程許多超越常規纖維的優(yōu)越性能,如織物手感柔軟、垂中使用單--原料,直接利用熔體紡絲工藝或溶液紡懸性好、保暖性及防水透氣性好、比表面積大、吸附絲工藝制成超細纖維的技術(shù),是對原有紡絲方法的性強、去污力及過(guò)濾性能好、毛細效應強等。技術(shù)改進(jìn)。聚烯烴材料包括聚乙烯、聚丙烯,是5大通用合直接紡絲法常用于生產(chǎn)PET、PP. PA6及成樹(shù)脂的主要組成部分,也是合成材料的重要組成PA66纖維。由于聚丙烯原料易結晶,且不同晶型之一。自1933年實(shí)現聚乙烯工業(yè)化生產(chǎn)以來(lái),已形結構的PP具有不同的拉伸性能;因此，PP超細纖成低密度聚乙烯(LDPE) .高密度聚乙烯(HDPE)和維的生產(chǎn)技術(shù)關(guān)鍵在于控制卷繞絲形成次晶為主體線(xiàn)性低密度聚乙烯(LLDPE)3大系列，是合成樹(shù)脂的結構。應采用熔體流動(dòng)指數較高且分子量分布較的第1大品種。聚丙烯是合成樹(shù)脂的第2大品種，窄的原料,或采用較高的紡絲溫度進(jìn)行紡絲,從而得生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,原料來(lái)源豐富,具有良好的加工性能到性能良好的PP超細纖維[田。和使用性能。聚烯烴樹(shù)脂是綜合性能優(yōu)異的合成材2.2復合紡絲法料,為現代農業(yè)提供了必不可少的農膜、灌溉材料，復合紡絲中國煤化工比學(xué)結構和性為汽車(chē)、機械及電子等產(chǎn)業(yè)提供了大量性能優(yōu)異的能的成纖高:MHCN MH G各自管道,再基礎材料。由多塊分配板組合而成的復合組件進(jìn)行分配，以各《新技術(shù)新工藝》加工工藝與材料研究「77加工工藝材料研究熔噴紡絲法納米纖維的加工基本沿用傳統熔融已經(jīng)成為新型纖維的主導產(chǎn)品之一，與常規纖維相紡絲技術(shù),不需要溶劑處理過(guò)程,具有高效率.低成比具有很多優(yōu)點(diǎn),應用更為廣泛。當然,超細纖維也本.易規?；a(chǎn)的優(yōu)勢。在加工熱塑性高聚物時(shí),存在一些缺點(diǎn)，如價(jià)格高、加工成本高,尤其是在后該項技術(shù)顯示出相對經(jīng)濟的特點(diǎn),同時(shí)也具有規模處理方面有關(guān)溶劑使用所帶來(lái)的問(wèn)題也有待改善?；徶萍{米纖維的潛力。聚烯烴是應用最廣泛的合成塑料之一，隨著(zhù)對聚烯.常規熔噴法生產(chǎn)的非織造布網(wǎng)片的單纖維平均烴超細纖維及聚烯烴納米纖維研究的不斷深人,其直徑約為2~5μm;但在紡制超細纖維時(shí),紡絲組件制備技術(shù)將得到不斷的發(fā)展,在更多的領(lǐng)域得以應每孔的熔體擠出速率降低,造成紡絲壓力發(fā)生變化，用,會(huì )有越來(lái)越多的商品進(jìn)人人類(lèi)的生活。影響纖維網(wǎng)片的均勻性。因此,在生產(chǎn)超細纖維時(shí),要保持較低的聚合物黏度,一般熔體流動(dòng)指數的指參考文獻標為1 500~1 800[13。 瑞士Rieter 公司已建成單[1]王妮.超細纖維的生產(chǎn)與應用[J]. 棉紡織技術(shù)，2001,模頭熔噴法納米纖維裝置,纖維網(wǎng)的單纖維直徑只29(7):411-414.有500nm。美國Hills公司在開(kāi)發(fā)熔噴法納米纖維[2]張大省，王銳.超細纖維生產(chǎn)技術(shù)及應用[M].北京:中方面也取得了重大進(jìn)展,該公司制得的均聚物納米國紡織出版社，2007.纖維網(wǎng)的單纖維平均直徑<250nm,而且直徑為50[3]施英德,李良訓，郭群，等.高速紡聚丙烯微細旦長(cháng)絲~400 nm的纖維占90 %以上。的研究[J].合成纖維，1997(5):13-16.2.5模板法[4]王紅,斯堅.ES纖維的發(fā)展及在非織造布領(lǐng)域的應用模板法是用納米多孔膜作為模板,制備納米纖[J].非織造布, 2008,16<2): 37-38.維或中空納米纖維1] ,是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的合成新[5]王新威，胡祖明，潘婉蓮，等.納米纖維的制備技術(shù)型納米結構材料的簡(jiǎn)單方法。利用模板法可以制得[J].材料導報，2003, 17: 21-23.具有管狀結構或纖維狀結構的導電聚合物、金屬、碳[6] Andreas G, Joachim H W. Electrospinning: a fascinat-ing method for the preparation of ultrathin fibers [J]. An-等納米材料,這種方法的主要特點(diǎn)在于可紡制不同gew. Chem. Int. Ed, 2007, 46:5670-5703.原料,然而,采用該方法不能制備連續的納米長(cháng)纖[7] Jason M L. Melt- electrospinning of thermoplastic poly維mers: an experimental and theoretical analysis[D]. USA:模板法具有良好的可控制性,可利用其空間限Drexel University, 2004.制作用和模板劑的調試作用對合成材料的大小、形[8]萬(wàn)玉芹.靜電紡絲過(guò)程行為及振動(dòng)靜電紡絲技術(shù)研究貌、結構和排布等進(jìn)行控制。模板法通常是用孔徑[D].上海:東華大學(xué),2006.為納米級到微米級的多孔材料作為模板,結合電化[9] Larrondo L, Manley R s J. Electrostatic fiber spinning學(xué)、沉淀法、溶膠-凝膠法和氣相沉淀法等技術(shù)使物from polymer melts: I. experimental observations on fiber for-質(zhì)原子或離子沉淀在模板的孔壁上,形成所需的納mation and properties [J]. J Polym Sci, 1981, 19: 909-920.米結構體。用作模板的材料主要有徑跡蝕刻聚合物[10] Christopher J E, Alhad P, David w. Giles. meltblown nanofibers: fiber diameter distributions and onset of膜和多孔三氧化二鋁膜。曹炳陽(yáng)41等利用納米孔模板潤濕技術(shù)制備了直徑為200 nm的低密度聚乙fiber breakup [J]. Polymer, 2007, 48: 3306-3316.烯納米線(xiàn)陣列,并通過(guò)施加高頻流體振動(dòng)以增強聚[11]肖長(cháng)發(fā)，尹翠玉,張華，等.化學(xué)纖維概論[M].北京:合物流向納米孔中的滲透速度。然而,盡管模板法中國紡織出版社，2005.具有合成方法簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn),但它只能合成出納[12]徐家福,楊雅光,郭秉臣.熔噴非織造布結構與性能分:析[].非織造布,2005.15(3) :35-39.米級短原纖或--端與膜相連的毛刷狀結構,不能獲[13] Martin C R. Membrane based synthesis of nanomateri-得連續的納米纖維長(cháng)絲。als, special issue on nanostructured materials [J]. Chem.分子擠出也屬于模板法。1999 年，日本東京大Mater, 1996, 8: 1739-1746.學(xué)的Kageyama等[5發(fā)表了在聚合過(guò)程中直接制[14]曹炳陽(yáng)，董若字，孔杰，等.納米孔模版浸潤法制備聚備聚乙烯納米纖維的文章。利用含有催化劑的介孔乙烯納米線(xiàn)陣列的熱導率的實(shí)驗研究[J].物理學(xué)報, 2012,材料作為納米反應器,經(jīng)分子擠出聚合得到了直徑.61(4): 1-6.為30~50nm的聚乙烯纖維。[15] Keisuke K, Jun T, Takuzo A. Extrusion polymeriza-tion: catalyzed3結語(yǔ)nanofibers withi中國煤化工。Science, 1999，285; 2113-2115MYHCNMHG目前,隨著(zhù)紡織產(chǎn)品向細輕薄化發(fā)展,超細纖維《新技術(shù)新工藝》加工工藝與材料研究「79新技術(shù)新工藝2013年 第1期外柴油箱機器人焊接工藝技術(shù)研究劉彥麗',高金良'，陳泳'，張寶東',李宏偉'，范 薇(1.北京北方車(chē)輛集團有限公司工藝技術(shù)中心，北京100072;2. 中國兵器工業(yè)規劃研究院，北京100053)摘要:外柴油箱是特種車(chē)輛的重要零部件之一,主要為特種車(chē)輛提供燃料。外柴油箱是由多塊高強度鋼板焊接而成的殼體,其焊接質(zhì)量直接影響油箱的壽命及車(chē)輛的機動(dòng)性。本文通過(guò)工藝研究,首次由機器人自動(dòng)化焊接代替原來(lái)的手工焊接,提高了油箱一次焊接合格率,切實(shí)解決了外柴油箱出現滲漏的難題;同時(shí)提高了油箱焊縫外觀(guān)質(zhì)量,保證了焊接一致性，節約了焊接材料,全面提高了焊接生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。關(guān)鍵詞:外柴油箱;焊接機器人系統;焊接生產(chǎn)效率;產(chǎn)品質(zhì)量中圖分類(lèi)號:TG 44文獻標志碼:AResearch on Welding robot Technics of Outer Diesel Oil BoxLIU Yanli , GAO Jinliang'，CHEN Yong' , ZHANG Baodong' , LI Hongwei' , FAN Wei?(1. The Institute of Technology, Beijing North Vehicle Group Corporation,Beijing 100072, China; .2. Planning and Research Institute, Beijing 100053, China)Abstract:Outer diesel oil box is one of the important components of special vehicle. The function of outer diesel oil boxis providing fuel for special vehicles." The outer diesel oil box was welded by many of high strength steel. The welding quali-ty of oil box directly affect it's life and vehicle maneuverability. This paper used welding robot automation weld oil box in-stead of handwork through technics research. The welding eligibility rate was improved by this way. The problem of out oilbox leakage was also resolved. At the same time, the quality of oil box welding line was improved, and the welding consis-tency was ensured, the welding materials were saved, the manufacture eficiency and product quality were improvered at allsides.Key words : outer diesel oil box, welding robot system, weld manufacture efficiency, products quality零件外柴油箱是為工人的技術(shù)操作水平較高。在使用過(guò)程中油箱的部某特種車(chē)輛提供燃料的.分焊縫存在不同程度的滲漏現象，造成客戶(hù)滿(mǎn)意度重要部件,由多塊高強度不斷降低。為提高外柴油箱的焊接質(zhì)量和效率,從鋼板焊接而成,其焊接質(zhì)華恒焊接公司購買(mǎi)了外柴油箱焊接機器人設備,希量可直接影響油箱的壽望采用焊接自動(dòng)化裝備,提高產(chǎn)品質(zhì)量、焊接效率和命及車(chē)輛的機動(dòng)性，如圖改善工作環(huán)境,全面提升外柴油箱的焊接水平。1所示。為了在生產(chǎn)中更好地推廣使用該系統,用半年通過(guò)工藝研究,采用圖1外柴油箱零件時(shí)間進(jìn)行了油箱焊接機器人系統的工藝試驗,在試外柴油箱焊接機器人系統可提高油箱--次焊接合格驗中組織人員進(jìn)行了工藝方案研究、設備驗收和實(shí)率,解決試車(chē)過(guò)程中油箱滲漏的難題,進(jìn)-步節約焊操技能培訓等工作。接材料,降低企業(yè)生產(chǎn)成本,全面提高焊接生產(chǎn)效率2焊接設備簡(jiǎn)介外柴油箱焊接機器人包括KUKA機器人、1引進(jìn)焊接自動(dòng)化設備PHOENIX 522氣保焊機及電源控制柜。L型變位對外柴油箱采用手動(dòng)和半自動(dòng)焊接,要求操作機可實(shí)現焊接機器人沿Z軸旋轉,使機械手滿(mǎn)足雙*北京市教委資助項目(PXM2011-014222 0007)通信作者:劉太奇收稿日期:201中國煤化工作者簡(jiǎn)介:趙娜(1988-),女,碩士,主要從事高分子材料等方YHCNMHG李思文面的研究。80《新技術(shù)新工藝》加工工藝與材料研究