熔体静电纺丝技术研究进展

熔体静电纺丝技术作为一种不使用溶剂的超细纤维绿色制备工艺，在高性能无纺布、生物医药和高效过滤等方面有着广泛的应用。本文简单回顾了熔体静电纺丝研究历史，阐述了熔体静电纺丝工艺特点，综述了近年来熔体静电纺丝工艺、材料、装置及应用新进展，介绍了笔者团队熔体微分静电纺丝技术，并在最后提出几点对未来熔体静电纺丝研究重点的看法。通过本文，以期增进对超细纤维绿色制造新理论、新方法和新装备的认识。     

纺丝箱用衣架型模头的流变学结构优化设计

为提高熔喷装备纺丝箱均匀分配熔体的性能，同时兼顾纺丝箱腔体制造技术与成本的要求，提出一种使用矩形截面歧管的衣架型模头设计方法。该方法基于Carreau-Yasuda黏度模型，保证了较低或较高流体剪切速率下设计方法的普适性，同时引入特征距离和形状因子概念，将以往具有渐缩圆形截面的分流歧管替换为具有恒定深度的矩形截面歧管，从生产制造角度实现对衣架型模头流道结构的优化。利用CFD软件PolyFlow进行仿真试验，结果表明：以该方法设计的纺丝箱模头能够获得整个幅宽范围内更为均匀的熔体出口速度，满足衣架型模头设计要求。     

电场均匀性对三孔和三针头静电纺丝的影响

为了研究电场分布对静电纺丝纤维直径的影响,设计一种以孔代替针头的平面三孔静电纺丝装置,与传统三针头静电纺丝装置进行对比试验,同时用Maxwell软件对两种静电纺丝装置的电场分布进行模拟.试验与模拟结果表明:以孔代替针头的纺丝装置中的电场分布更加均匀,所纺纤维直径更小且分布更加均匀.     

一种新型静电纺丝装置及其喷头的电场模拟

针对目前静电纺丝装置产量低、纺丝不稳定的问题,设计了一种新型静电纺丝装置并对其喷头进行静电场模拟.首先,对新型静电纺丝装置进行了总体设计;然后,对锯齿式纺丝喷头、刷液头、辅助运动机构等部件进行具体设计分析;在此基础上,运用有限元分析软件COMSOL Multiphysics 5.3建立喷头模型,分析其外部电场的分布规律,理论上验证喷头纺丝的可行性;最后通过静电纺丝实验调整优化喷头设计及纺丝工艺参数.纳米纤维形貌特征的电镜观察结果表明,锯齿式静电纺丝装置可以实现纺丝的连续化,使纳米纤维的规模化生产成为可能.     

高强高模聚乙烯醇纤维的研制

本文报道了不同溶剂条件下PVA的溶解工艺及不同纺丝条件对纤维性能的影响,模索出采用普通分子量的PVA加硼酸用水溶解进行干湿法或湿法纺丝,然后经过多道湿热和干热拉伸制取高强高模量维纶纤维的一种新的工艺条件,所得纤维的强度可达11.35cN/dtex初始模量达363.44cN/dtex,从而能满足其作为产业用途的性能要求。     

纺丝工艺对高相对分子质量Lyocell 纤维素纤维性能的影响

使用高相对分子质量的纤维素——医用脱脂棉(铜铵法聚合度DP＝1400)为纺丝原料，N—甲基吗啉—N—氧化物(NMMO）作溶剂，采用Lyocell工艺进行纺丝制备高强高模纤维素纤维；通过正交设计和系统试验，考察了纺丝工艺参数(气隙长度，拉伸比，凝固洛浓度和喷丝板孔数)对最终Lyocell纤维机械性能的影响。结果表明，对于这一体系，纺丝工艺参数对纤维的拉伸强度、初始模量及断裂伸长率都有不同程度的影响；在工艺优化的基础上，制备出了拉伸强度8．9cN／dtex，初始模量163cN／dtex的高强高模纤维素纤维。     

粉末冶金陶瓷模工艺中的快速脱蜡新技术

粉末冶金陶瓷模工艺是一种先进的过净形成形工艺．本文报道该工艺中一种新的脱蜡技术．采用快速加热、管径集中热量和定向导热传热综合方法，在陶瓷模和大部分蜡模材料处于较低温度下，使蜡模材料来不及发生显著的热膨胀而直接蒸发，得到脱蜡干净、外形完整的陶瓷模．     

L形插针的多工位级进模设计

针对一款汽车接插件的L形插针制件头、尾部材料厚度不一致的特点,在分析其成形工艺基础上,制定了3种结构方案。经对比分析,确定采用27个工位级进模成形制件,通过4次连续拍打的方法实现厚料局部变薄,并确定了排样方案。实际生产试验表明,L形插针多工位级进模结构设计合理,在技术上,解决了插头尾部材料厚度连续渐变的难题,可满足制件大批量生产的需要。     

静电纺丝技术研究进展及其应用

简述了静电纺丝技术的原理和静电纺丝工艺的主要影响因素;介绍了静电纺丝法在生物医用功能材料、过滤介质材料、增强复合材料、传感器、电子材料、新型特殊纤维等领域的应用;指出静电纺丝制备纳米纤维的研究方向。     

变径热管纺丝机理的研究

变径热管纺丝是一种新开发的纺丝工艺，通过建立纺丝动力学的模型，对不同的工艺条件进行模拟，计算出纤维沿纺程上的温度，速度及应用分布，找出纺丝工艺参数的调节规律。     

锯齿引导型无针熔体微分电纺工艺

提出一种锯齿引导型无针熔体微分静电纺丝工艺方法,用来改进熔体静电纺丝纤维直径不均匀问题。首先将其与无锯齿引导型无针熔体微分静电纺丝进行对比,然后在自制的设备上进行正交试验,以探究其最佳纺丝工艺参数。试验结果表明:锯齿引导提高了纤维的均匀性,在聚丙烯(PP)进料流速一定的条件下,最佳纺丝工艺参数为纺丝温度240℃、纺丝电压65 k V以及纺丝距离105 mm;在此条件下测得最小的纤维平均直径为820 nm。     

CNG气瓶辊模拉拔数值模拟研究

辊模拉拔工艺是结合拉拔和轧制工艺对金属线材、异型材料和管材进行拉拔的先进制造工艺。本文针对钢质无缝CNG气瓶辊模拉拔工艺进行了数值模拟研究。通过Gleeble材料实验机进行的单向拉伸实验得到专用气瓶材料34CrMo4不同变形条件下的流变应力曲线,构建其材料本构方程,并以此为依托,应用有限元软件ABAQUS建立了气瓶辊模拉拔工艺的数值仿真模型。通过数值模拟,研究了各拉拔参数对拉拔力的影响效果,用于指导实际生产。     

二醋酯纤维的结构特性

采用DSC、X-射线衍射和密度梯度管等技术研究了二醋酯纤维的结晶、取向等结构特性，初步探讨了不同纺丝工艺对纤维结构特性的影响，发现：二醋酯纤维存在两种晶型结构，结晶度和取向度都较低；以相同二醋片为原料时，纺丝工艺对纤维的结构特性有影响但不明显，而烟用纺丝工艺和纺织用纺丝工艺之间的差别对纤维结构特性的影响则相对较大。     

高强高模聚乙烯醇纤维的研制(简报)

本文为采用冻胶纺丝方法制取高强高模聚乙烯醇纤维的初步研究结果。聚合体的分子量(■_w)分别为7.5×10~4和10.1×10~4,制得纤维的强度高达115.7cN/tex,模量为1510cN/tex。文中简要地讨论了纺丝工艺、冻胶纤维的结构、冻胶纤维的拉伸及纤维的力学性能。     

水泥袋边侧破裂原因分析

根据顾客反映的水泥袋质量问题,从设备操作,覆膜设备的模头、辊子结构,膜卷的宽度变化以及缠卷的平齐程度、高分子材料的失效原理、覆膜工艺等方面进行深入研究,找出造成水泥编织袋边侧破裂的主要因素是高分子材料失效和热氧老化,针对主要因素从工艺、设备、操作等方面进行改进,及时落实解决方案,提高了产品质量,消除了客户疑虑。     

汽轮机末级空心叶片热拉延成形研究

针对传统的热压成形工艺不适合成形具有变截面复杂型线、大尺寸的空心叶片的问题,提出了一种适用于大尺寸、变截面复杂型线空心叶片的热拉延成形工艺.该工艺采用"上模-压边圈-下模"的结构形式,当叶片成形时压边圈与上模对加热的板料有力的作用,有效限制了叶片在成形过程中的自由流动,使材料得到较好变形,减少由于材料自由流动导致的回弹和扭曲.通过数值模拟分析了热拉延成形后叶片的成形质量和回弹量规律,确定了一组优化的成形工艺参数.根据得到的工艺参数进行了零件试制,通过回弹补偿最终得到满足产品质量要求、成形状态良好、尺寸精度较高的叶片背弧及内弧.     

斯特林发动机热腔缸头的热负荷研究

本文对实际斯特林发动机中一种热腔缸头的模化结构,在高温、高压工况下的温度场和应力场,运用自己建立起来的计算方法和实验方法,进行了理论分析和数据实测.所获成果开始揭示这种热腔缸头的热负荷特性;也为斯特林发动机的设计,提供了有用的参考资料。     

汽车底盘高强度厚板冲孔及镦倒角凸模的损坏分析

分析了汽车底盘高强度支撑板零件的冲孔、镦倒角工艺的难度,对影响厚板冲压件小孔成形的凸模损坏形式,包括制造工艺、各种断裂方式(折断、拉断等)、纵向裂纹、掉块和变形等进行了分析,找到了凸模长度、凸模材料及冲压设备的使用对影响凸模寿命的主要因素,并提出了在模具设计、材料选取、制作工艺,包括模具保养、模具润滑,生产设备等方面的解决办法,提高了冲压件小孔成形的凸模的使用寿命,产品质量,同时实现了该产品的批量生产.     

“超高强高模聚乙烯纤维研制”小试通过鉴定

由我校化纤研究所高强高模聚乙烯(PE)纤维课题组承担的石化总公司项目“超高强高模聚乙烯纤维研制”已于1991年12月8日通过技术鉴定。高强高模 PE 纤维是近年来发展起来的一种高性能纤维。它是采用新的纺丝方法——凝胶纺丝法制成的。它在国防工业和民用工业方面有着广泛的应用前景.石化总公司早在1985年就支持我校立题开展高强高模 PE 纤维的研究工作。1989年在课题组完成第一份合同后,该公司又正式下达小试项目,二年来 PE 课题组同志共同努力,根据小试合同要求进行了4个方面的研究工作,取得了以     

生物可降解PBST非织造布成型工艺与性能

通过优化工艺参数研制出性能良好的聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)熔喷非织造布,采用单因素分析法讨论了模头温度、挤出速度、喷气压力和接收距离等成网工艺参数对其性能的影响.研究表明:随着模头温度的升高,螺杆挤出速度的减小,喷气压力和接收距离的增大,纤维直径逐渐减小;而纤网纵向断裂强力随着模头温度和喷气压力的升高均先增大后减小,随着挤出速度的增大和接收距离的减小而逐渐增大.此外,纤网的透气率和面密度不匀率也与熔喷工艺参数密切相关.