[发明专利]一种PVDF压电纤维的连续生产方法及装置

说明书

本发明公开了一种PVDF压电纤维的连续生产方法及装置，PVDF压电纤维的连续生产装置包括生产装置、极化装置和收集辊，极化装置位于生产装置和收集辊中间，生产装置用于产生和输送纤维丝束至极化装置，纤维丝束经极化装置极化后由收集辊进行收集；本发明操作难度低，结构简单，体积小，重量轻，安装方便；极化效率快，良品率高，能够连续高效生产所要极化的纤维。

技术领域

本发明涉及一种聚合物纤维的制备技术与聚合物纤维的极化技术，特别是聚合物纤维在超高压下的极化方法，属于智能纤维材料制备领域。

背景技术

压电纤维是一种机械能和电能互相转化的功能性材料，压电材料是指由于静压力的变化，或温度的改变产生相应感应电荷的变化的材料。目前研究的压电材料大多是膜状或块状，压电纤维作为一种特殊的压电材料形式应用越来越广泛。聚偏氟乙烯作为一种压电材料，具有很强的压电性和热释电性效应，也是目前在压电高分子材料中研究的较为系统、应用最广泛的高聚物。与目前常用的高聚物相比如石英、压电陶瓷类它还有声阻抗小、频率响应宽、介电常数小、耐冲击性强、便于加工成任意形状等优点。

随着科学技术的发展，对压电器的性能和形状要求越来越高，随之便产生了压电纤维。在压电纤维的研制过程中，为了保证其压电性能的发挥，极化是必不可少的一道工序。极化是赋予压电材料压电性能的基本加工过程，与传统的压电片等材料极化相比较，压电纤维具有细长型结构，原有的极化技术不能满足其极化要求，因此研制压电纤维批量生产及极化过程已成为一项值得研究的必须技术。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明是提供一种结构简单、操作方便、自动化程度高，且能够生产出具有一定细度的适用于极化的装置。

本发明采用的技术方案是：一种PVDF压电纤维的连续生产装置，包括生产装置、极化装置和收集辊12，极化装置位于生产装置和收集辊12中间，生产装置用于产生和输送纤维丝束至极化装置，纤维丝束经极化装置极化后由收集辊进行收集；

所述的生产装置包括料斗1、纺丝箱体2、喷丝头3、冷却机构、调温机构，纺丝箱体2上设置有料斗1，喷丝头3进料端连接于纺丝箱体2的出料端，喷丝头3喷出的纤维丝束依次绕过冷却机构和调温机构，到达极化装置；

所述的极化装置为油浴池9和极化电压加载单元8，所述的油浴池9内装有硅油，油浴池9内固定安装有一双螺旋电极10，所述双螺旋电极10浸在硅油中，油浴池9底部设有电加热装置7，用于将硅油加热至预定温度，极化电压加载单元8与油浴池9内双螺旋电极10连接。

进一步地，所述的冷却机构包括位于低位的第一水冷却式卷取慢速罗拉4和位于高位的第二水冷却式卷取慢速罗拉13，冷却机构用于额外冷却纤维丝束。

进一步地，所述的调温机构包括第一温控慢速罗拉14、第二温控慢速罗拉5、第三温控慢速罗拉15、温控快速罗拉16以及温控慢速牵伸罗拉6与温控快速牵伸罗拉11，第一温控慢速罗拉14、第二温控慢速罗拉5、第三温控慢速罗拉15、温控快速罗拉16依次高低错位排布；

温控慢速牵伸罗拉6与温控快速牵伸罗拉11固定安装在双螺旋电极10两端，在温控慢速牵伸罗拉6与温控快速牵伸罗拉11之间利用转速差对纤维丝束边牵伸边极化，牵伸有利于纤维丝束的晶相转变，且牵伸倍数为3～5倍；

纤维丝束依次绕过第一水冷却式卷取慢速罗拉4、第二水冷却式卷取慢速罗拉13、第一温控慢速罗拉14、第二温控慢速罗拉5、第三温控慢速罗拉15、温控快速罗拉16以及温控慢速牵伸罗拉6与温控快速牵伸罗拉11，使纤维丝束得以张紧，并将纤维丝束进行预加热至极化温度。

进一步地，所述的双螺旋电极10为导电性良好的金属。