[发明专利]一种高通量聚合物纤维制备设备及其制备方法

说明书

本发明涉及材料制备技术领域，公开了一种高通量聚合物纤维制备设备及其制备方法。该种高通量聚合物纤维制备设备，进料装置，所述进料装置包括多个进料桶，进料桶管路通道，连接所述进料桶管路通道的多口连接器，连接所述多口连接器的静态混合器；聚合及后处理装置，包括多个反应釜，所述反应釜设有搅拌桨；所述聚合及后处理装置与进料装置通过多口连接器连接；纺丝装置，所述纺丝装置与所述聚合及后处理装置之间还设有一漏斗型通道；所述进料装置，所述聚合及后处理装置和所述纺丝装置之间由管路联通，通过智能控制系统控制。该种高通量聚合物纤维制备设备控制精准，样品制备效率可提高数倍至数十个数量级。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，特别涉及一种高通量聚合物纤维的制备设备，还涉及该高通量聚合物纤维的制备方法。

背景技术

聚合物纤维，即合成纤维，是高分子三大合成材料之一，是生活、工业生产和国防科技不可缺少的物质。

诞生于上世纪90年代中期的高通量组合材料实验技术，可以在一块基底上同时组合集成成千上万种不同组分的材料，并快速表征大量成分、结构、物相，实现了部分材料筛选的“多、快、好、省”。这种材料科学研究方法的系统工程，通过提高单次实验的通量，加快新材料研发速率，从而弥补工业发展需求和先进材料研发进展之间的鸿沟。高通量组合材料实验技术主要包括两个基本要素——高通量组合材料制备技术和高通量组合材料表征技术。经过十几年的发展，材料科学领域在高通量材料制备方面已有一定的技术基础。

在授权公告号为CN 203999941 U的实用新型专利中，介绍了一种多组份熔融纺丝的设备，两台螺杆挤出机可以同时使用进行复合纺丝。但该装置仅有两台螺杆挤出机，无法进行更多组分的复合，且仅适用于熔融纺丝。在授权公告号为CN 204918864 U的实用新型专利中，介绍了一种多喷丝头湿法纺丝装置，包括多组喷丝头和凝固浴，每组可独立作业，互不影响。但该装置仅适用于研究不同纺丝工艺条件对聚合物纤维的影响，且不同的生产线生产的大量聚合物纤维，逐一分离取样，再检测表征的工作量大，效率较低。

因此，想要大幅提升此类材料的研发效率，进一步拓展高通量组合材料实验技术的适用范围，需要开发出一种针对聚合物纤维高通量组合材料制备方法及其装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高通量聚合物纤维的制备装置及其制备方法。可实现多种组元的任意组合，一次得到具有不同组分、微观结构等材料特征的大量材料样品，覆盖尽可能广泛的材料参数空间。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种高通量聚合物纤维制备设备，包括：进料装置，所述进料装置包括多个进料桶，进料桶管路通道，连接所述进料桶管路通道的多口连接器，连接所述多口连接器的静态混合器；聚合及后处理装置，包括多个反应釜，所述反应釜设有搅拌桨；所述聚合及后处理装置与进料装置通过多口连接器连接；纺丝装置，所述纺丝装置与所述聚合及后处理装置之间还设有一漏斗型通道；所述进料装置，所述聚合及后处理装置和所述纺丝装置之间由管路联通，通过智能控制系统控制。

可选的，所述进料桶包括试剂桶、计量泵或计量罐，所述进料桶管路通道设有液体流量控制器和加料泵，或设有计量泵。进料桶用于装载原料及洗涤液。液体流量控制器或计量泵能够保证准确进料。

可选的，所述反应釜包括进料口、出料口和气口，所述出料口设有可收起的滤网，所述气口包括N₂进出口和真空口，所述真空口外接冷凝收集装置和真空泵，所述反应釜设有废液桶和加压装置，并外接自动取样机、粘度计和pH计。加压装置有助于高粘度溶液的排出。外接自动取样机、粘度计、pH计，用于监控反应状况。

可选的，所述反应釜设有可开关的石英窗口。用于光引发和观察。

可选的，所述反应釜设有加热温控装置，最高加热温度为120±2℃，加热方式为电阻加热。

优选的，所述反应釜数量为20个，体积为250ml。