聚烯烃超细纤维的制备技术

材料研究加工工艺聚烯烃超细纤维的制备技术*赵娜12,刘太奇1,刘瑞雪l，2(1.北京石油化工学院环境材料研究中心，北京102617;2. 北京化工大学材料科学与工程学院，北京1002020摘要:聚烯烃超细纤维特有的结构与性能使其研究与生产技术发展迅速，生产量也在 飞速地增长。本文综述了聚烯烃超细纤维的制备技术,详细介绍了直接纺丝法、复合纺丝法、高压静电纺丝法、熔喷非织造技术、模板合成法等聚烯烃超细纤维制备方法。迄今为止,国内及国际对于超细纤维的概念并没有公认的定义，一般认为单纤维线密度为0.1~1.0 dtex的纤维属于超细纤维,而线密度<0.1 dtex的纤维一般称为极细纤维。关键词:超细纤维;聚烯烃;电纺丝;制备技术中图分类号:TQ 342文献标志码: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生产聚烯烃超细纤维的方法主要有直接纺丝l 聚烯烃超细纤维法、复合纺丝法、静电纺丝法、熔喷非织造技术、模板目前,各类品种的合成纤维都可纺制超细纤维，法等。如聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯纤维等[1]。超细2聚烯烃超细纤维的制备方法纤维最显著的特征就是它具有比普通纤维小得多的线密度,目前人工制造的最细超细纤维线密度为2.1 直接纺丝法0.000 11 dtex,其直径仅有0.095 μm,达到了纳米直接纺丝法制造超细纤维的生产技术,是相对级水平[2]。由于超细纤维纤维线密度的降低而具有于复合纺丝法和共混纺丝法而言的，即在纺丝过程许多超越常规纤维的优越性能,如织物手感柔软、垂中使用单--原料,直接利用熔体纺丝工艺或溶液纺悬性好、保暖性及防水透气性好、比表面积大、吸附丝工艺制成超细纤维的技术,是对原有纺丝方法的性强、去污力及过滤性能好、毛细效应强等。技术改进。聚烯烃材料包括聚乙烯、聚丙烯,是5大通用合直接纺丝法常用于生产PET、PP. PA6及成树脂的主要组成部分,也是合成材料的重要组成PA66纤维。由于聚丙烯原料易结晶,且不同晶型之一。自1933年实现聚乙烯工业化生产以来,已形结构的PP具有不同的拉伸性能;因此，PP超细纤成低密度聚乙烯(LDPE) .高密度聚乙烯(HDPE)和维的生产技术关键在于控制卷绕丝形成次晶为主体线性低密度聚乙烯(LLDPE)3大系列，是合成树脂的结构。应采用熔体流动指数较高且分子量分布较的第1大品种。聚丙烯是合成树脂的第2大品种，窄的原料,或采用较高的纺丝温度进行纺丝,从而得生产工艺简单,原料来源丰富,具有良好的加工性能到性能良好的PP超细纤维[田。和使用性能。聚烯烃树脂是综合性能优异的合成材2.2复合纺丝法料,为现代农业提供了必不可少的农膜、灌溉材料，复合纺丝中国煤化工比学结构和性为汽车、机械及电子等产业提供了大量性能优异的能的成纤高:MHCN MH G各自管道,再基础材料。由多块分配板组合而成的复合组件进行分配，以各《新技术新工艺》加工工艺与材料研究「77加工工艺材料研究熔喷纺丝法纳米纤维的加工基本沿用传统熔融已经成为新型纤维的主导产品之一，与常规纤维相纺丝技术,不需要溶剂处理过程,具有高效率.低成比具有很多优点,应用更为广泛。当然,超细纤维也本.易规模化生产的优势。在加工热塑性高聚物时,存在一些缺点，如价格高、加工成本高,尤其是在后该项技术显示出相对经济的特点,同时也具有规模处理方面有关溶剂使用所带来的问题也有待改善。化纺制纳米纤维的潜力。聚烯烃是应用最广泛的合成塑料之一，随着对聚烯.常规熔喷法生产的非织造布网片的单纤维平均烃超细纤维及聚烯烃纳米纤维研究的不断深人,其直径约为2~5μm;但在纺制超细纤维时,纺丝组件制备技术将得到不断的发展,在更多的领域得以应每孔的熔体挤出速率降低,造成纺丝压力发生变化，用,会有越来越多的商品进人人类的生活。影响纤维网片的均匀性。因此,在生产超细纤维时,要保持较低的聚合物黏度,一般熔体流动指数的指参考文献标为1 500~1 800[13。 瑞士Rieter 公司已建成单[1]王妮.超细纤维的生产与应用[J]. 棉纺织技术，2001,模头熔喷法纳米纤维装置,纤维网的单纤维直径只29(7):411-414.有500nm。美国Hills公司在开发熔喷法纳米纤维[2]张大省，王锐.超细纤维生产技术及应用[M].北京:中方面也取得了重大进展,该公司制得的均聚物纳米国纺织出版社，2007.纤维网的单纤维平均直径<250nm,而且直径为50[3]施英德,李良训，郭群，等.高速纺聚丙烯微细旦长丝~400 nm的纤维占90 %以上。的研究[J].合成纤维，1997(5):13-16.2.5模板法[4]王红,斯坚.ES纤维的发展及在非织造布领域的应用模板法是用纳米多孔膜作为模板,制备纳米纤[J].非织造布, 2008,16<2): 37-38.维或中空纳米纤维1] ,是近年来发展起来的合成新[5]王新威，胡祖明，潘婉莲，等.纳米纤维的制备技术型纳米结构材料的简单方法。利用模板法可以制得[J].材料导报，2003, 17: 21-23.具有管状结构或纤维状结构的导电聚合物、金属、碳[6] Andreas G, Joachim H W. Electrospinning: a fascinat-ing method for the preparation of ultrathin fibers [J]. An-等纳米材料,这种方法的主要特点在于可纺制不同gew. Chem. Int. Ed, 2007, 46:5670-5703.原料,然而,采用该方法不能制备连续的纳米长纤[7] Jason M L. Melt- electrospinning of thermoplastic poly维mers: an experimental and theoretical analysis[D]. USA:模板法具有良好的可控制性,可利用其空间限Drexel University, 2004.制作用和模板剂的调试作用对合成材料的大小、形[8]万玉芹.静电纺丝过程行为及振动静电纺丝技术研究貌、结构和排布等进行控制。模板法通常是用孔径[D].上海:东华大学,2006.为纳米级到微米级的多孔材料作为模板,结合电化[9] Larrondo L, Manley R s J. Electrostatic fiber spinning学、沉淀法、溶胶-凝胶法和气相沉淀法等技术使物from polymer melts: I. experimental observations on fiber for-质原子或离子沉淀在模板的孔壁上,形成所需的纳mation and properties [J]. J Polym Sci, 1981, 19: 909-920.米结构体。用作模板的材料主要有径迹蚀刻聚合物[10] Christopher J E, Alhad P, David w. Giles. meltblown nanofibers: fiber diameter distributions and onset of膜和多孔三氧化二铝膜。曹炳阳41等利用纳米孔模板润湿技术制备了直径为200 nm的低密度聚乙fiber breakup [J]. Polymer, 2007, 48: 3306-3316.烯纳米线阵列,并通过施加高频流体振动以增强聚[11]肖长发，尹翠玉,张华，等.化学纤维概论[M].北京:合物流向纳米孔中的渗透速度。然而,尽管模板法中国纺织出版社，2005.具有合成方法简单易行的特点,但它只能合成出纳[12]徐家福,杨雅光,郭秉臣.熔喷非织造布结构与性能分:析[].非织造布,2005.15(3) :35-39.米级短原纤或--端与膜相连的毛刷状结构,不能获[13] Martin C R. Membrane based synthesis of nanomateri-得连续的纳米纤维长丝。als, special issue on nanostructured materials [J]. Chem.分子挤出也属于模板法。1999 年，日本东京大Mater, 1996, 8: 1739-1746.学的Kageyama等[5发表了在聚合过程中直接制[14]曹炳阳，董若字，孔杰，等.纳米孔模版浸润法制备聚备聚乙烯纳米纤维的文章。利用含有催化剂的介孔乙烯纳米线阵列的热导率的实验研究[J].物理学报, 2012,材料作为纳米反应器,经分子挤出聚合得到了直径.61(4): 1-6.为30~50nm的聚乙烯纤维。[15] Keisuke K, Jun T, Takuzo A. Extrusion polymeriza-tion: catalyzed3结语nanofibers withi中国煤化工。Science, 1999，285; 2113-2115MYHCNMHG目前,随着纺织产品向细轻薄化发展,超细纤维《新技术新工艺》加工工艺与材料研究「79新技术新工艺2013年 第1期外柴油箱机器人焊接工艺技术研究刘彦丽',高金良'，陈泳'，张宝东',李宏伟'，范 薇(1.北京北方车辆集团有限公司工艺技术中心，北京100072;2. 中国兵器工业规划研究院，北京100053)摘要:外柴油箱是特种车辆的重要零部件之一,主要为特种车辆提供燃料。外柴油箱是由多块高强度钢板焊接而成的壳体,其焊接质量直接影响油箱的寿命及车辆的机动性。本文通过工艺研究,首次由机器人自动化焊接代替原来的手工焊接,提高了油箱一次焊接合格率,切实解决了外柴油箱出现渗漏的难题;同时提高了油箱焊缝外观质量,保证了焊接一致性，节约了焊接材料,全面提高了焊接生产效率和产品质量。关键词:外柴油箱;焊接机器人系统;焊接生产效率;产品质量中图分类号:TG 44文献标志码: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零件外柴油箱是为工人的技术操作水平较高。在使用过程中油箱的部某特种车辆提供燃料的.分焊缝存在不同程度的渗漏现象，造成客户满意度重要部件,由多块高强度不断降低。为提高外柴油箱的焊接质量和效率,从钢板焊接而成,其焊接质华恒焊接公司购买了外柴油箱焊接机器人设备,希量可直接影响油箱的寿望采用焊接自动化装备,提高产品质量、焊接效率和命及车辆的机动性，如图改善工作环境,全面提升外柴油箱的焊接水平。1所示。为了在生产中更好地推广使用该系统,用半年通过工艺研究,采用图1外柴油箱零件时间进行了油箱焊接机器人系统的工艺试验,在试外柴油箱焊接机器人系统可提高油箱--次焊接合格验中组织人员进行了工艺方案研究、设备验收和实率,解决试车过程中油箱渗漏的难题,进-步节约焊操技能培训等工作。接材料,降低企业生产成本,全面提高焊接生产效率2焊接设备简介外柴油箱焊接机器人包括KUKA机器人、1引进焊接自动化设备PHOENIX 522气保焊机及电源控制柜。L型变位对外柴油箱采用手动和半自动焊接,要求操作机可实现焊接机器人沿Z轴旋转,使机械手满足双*北京市教委资助项目(PXM2011-014222 0007)通信作者:刘太奇收稿日期:201中国煤化工作者简介:赵娜(1988-),女,硕士,主要从事高分子材料等方YHCNMHG李思文面的研究。80《新技术新工艺》加工工艺与材料研究