[发明专利]一种聚四氟乙烯超细纤维制备用静电纺丝装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚四氟乙烯超细纤维制备用静电纺丝装置，属于纤维制造技术领域。

背景技术

聚四氟乙烯纤维(简称PTFE)，中国称氟纶。是由聚四氟乙烯(见氟树脂)为原料制备的合成纤维，其强度17.7～18.5cN/dtex，延伸率25％～50％。在其分子结构中，氟原子体积较氢原子大，氟碳键的结合力也强，起了保护整个碳-碳主链的作用，使聚四氟乙烯纤维化学稳定性极好，耐腐蚀性优于其他合成纤维品种；纤维表面有蜡感，摩擦系数小；实际使用温度120～180℃；还具有较好的耐气候性和抗挠曲性，主要用作高温粉尘滤袋、耐强腐蚀性的过滤气体或液体的滤材、泵和阀的填料、密封带、自润滑轴承、制碱用全氟离子交换膜的增强材料以及火箭发射台的苫布等。

目前，聚四氟乙烯纤维的制备方法主要有切膜丝法(又称裂膜法)和溶/熔体纺丝法，在切膜丝法中，美国专利US6133165说明书、美国专利US7108912号说明书中公开通过下述步骤能够形成PTFE纤维：(1)将在PTFE的细粉末中加入成形助剂而形成的PTFE糊剂挤出成形，得到片状的成形体，(2)从形成的成形体中除去成形助剂后，将该成形体拉伸得到多孔PTFE膜，(3)将得到的多孔膜机械加工为短条状或带状，(4)将加工后的多孔膜进一步进行拉伸。之所以暂时挤出成形为片状或薄膜状，是因为上述糊剂的粘度高，因此难以直接成形为纤维状。但是，该方法中，虽然也取决于机械加工的方法，但是难以制造具有均匀纤维直径的纤维，或者难以制造长纤维(filament；长丝)。另外，难以从作为原料的细粉末连续地制造纤维，不能称为生产率优良的制造方法。

作为切膜丝法替代方法的溶/熔体纺丝法，一般的方法是熔融纺丝法和湿式纺丝法。但是，PTFE的熔融粘度在380℃下极高，为约1010～约1011Pa·s(约1010～约1011P)，因此不能通过熔融纺丝法制造PTFE纤维。另外，PTFE除了特殊的溶剂以外几乎不溶于溶剂，因此，也难以采用将溶解于适当的溶剂中得到的PTFE溶液挤出到贫溶剂浴中使其凝固的单纯湿式纺丝法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种聚四氟乙烯超细纤维制备用静电纺丝装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一方面，一种聚四氟乙烯超细纤维的制造方法，其包括如下步骤：

将聚四氟乙烯分散水溶液添加一定比例的助剂、助剂可以是水、异丙醇、乙醚、石蜡油、N-甲基吡咯烷酮等，超声分散均匀，得到纺丝液；

为提升聚四氟乙烯超细纤维强度，也可适当加入如石墨烯、纳米级二氧化钛、纳米级二氧化硅等。

将所述纺丝液进行脱泡后，进行预热处理、纺丝液温度在50～95℃之间，在3.0～5.0ml/h的纺丝速度、20～25kV的纺丝电压以及离子风存在的条件下进行静电纺丝，得到直径为500～800nm的聚四氟乙烯超细纤维；

其中，所述静电纺丝过程中，控制注射器的针头的移动速度为1～3cm/min，针头距离接收装置的距离为40～50cm，纺丝湿度为20～30％，溶液温度控制在50～95℃。

作为优选方案，所述聚四氟乙烯在纺丝液中的质量浓度为50～60g/L，所述助剂在纺丝液中的质量浓度为10～20g/L。

作为优选方案，所述脱泡的方法为真空脱泡。

作为优选方案，所述针头的移动距离为15～30cm。

作为优选方案，所述静电纺丝的温度为25～35℃。

作为优选方案，所述离子风的电性与纺丝液的电性相反。

另一方面，一种聚四氟乙烯超细纤维制造用静电纺丝装置，其特征在于，包括离子风供给装置及穿设入离子风供给装置内的带有针头的注射器，所述离子风供给装置包括：壳体、离子发射源和若干风机，所述壳体包括外壳和内壳，所述外壳和内壳之间具有间隙，若干所述风机沿周向均匀分布于所述间隙内，所述内壳的表面均匀分布有若干通孔，且内壳的底部内侧具有环形的托板，所述离子发射源设置于托板内。

所述通孔的孔径为1～5mm。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、通过在聚四氟乙烯中掺杂石墨烯，在不增加太多重量的情况下提高了聚四氟乙烯超细纤维的强度；

2、利用N-甲基吡咯烷酮溶解聚四氟乙烯，由于N-甲基吡咯烷酮可降解性，免去了聚四氟乙烯超细纤维的后处理步骤；

3、通过微弱离子风在针头的针孔处周围产生离子，这部分离子会中和射流表面的部分电荷，从而增强射流的稳定性和鞭动的可控性，不仅可实现避免射流不稳定鞭动，还可实现超远距离纤维丝的有序输出。