双组份皮芯型PET蓄光长纤维纺丝技术与试验机的研制

论文摘要

阳光是人类生活、工作的能量来源,为弥补阳光不足的欠缺,近百年来人们发现了各种人造光源并利用此发现为人类的生活服务,蓄光纤维就是其中之一。蓄光纤维广泛应用于纺织服装、建筑装潢、交通运输、航空航海,夜间作业等领域,蓄光发光材料稀土铝酸盐的开发和应用,使蓄光纤维的发展进入一个新阶段,但传统蓄光纤维是通过共混技术制备的单组份纤维,其存在蓄光耐久性差,不耐洗,对设备损伤大等问题,因此亟待开发双组份蓄光纤维。本研究应日本委托进行双组份皮芯型PET蓄光长纤维纺丝技术与试验机的研制开发工作。研究内容包括蓄光母粒研究与表征,双组份皮芯型PET蓄光长纤维纺丝系统和试验机的设计。研究利用毛细管流变仪、差示扫描量热仪、热重分析仪探讨了采用蓄光粉与PET熔融共混制备的蓄光母粒的流变性能、热性能和热稳定性能、利用扫描电镜观察了蓄光粉与PET基体的相容性。结果表明：随着蓄光粉含量的增加剪切速率与剪切粘度呈线性关系、蓄光母粒的热稳定性性能稳定满足服用要求、10%的蓄光母粒的熔融温度与纯PET基本相同,但结晶温度提高了38℃,结晶度增加了7.25%、蓄光粉在PET基体中分散均匀,研究结果为工程设计提供了理论依据和设计基础。研究应日本用户要求设计了双组份皮芯型PET蓄光长纤维纺丝工艺流程与试验机关键部件,如喷丝板、纺丝箱和纺丝箱体等。研究以为皮、以蓄光母粒和大有光PET的混合物为芯,采用FDY复合纺丝工艺生产双组份蓄光长纤维。目前以本设计为基础的国内第一条双组份皮芯型PET蓄光长纤维纺丝试验线已经建成,试生产证明本研究、设计成果技术路线可行,生产的蓄光纤维亮度为50.0cd/m2,断裂强度达2.9cN/dtex,可以满足服用要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 双组份复合纤维概述
• 1.2 双组份皮芯型复合纤维的研究进展及国内外的发展现状
• 1.3 蓄光纤维的定义和制备方法
• 1.3.1 蓄光纤维的定义及发光机理
• 1.3.2 蓄光纤维的制造方法
• 1.3.3 蓄光纤维的现实意义及发展趋势
• 1.3.4 本论文研究意义
• 1.3.5 本论文研究的主要内容和方法
• 第二章 蓄光母粒的研制与表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 蓄光母粒的原料
• 2.1.2 蓄光母粒生产装置
• 2.1.3 蓄光母粒生产工艺
• 2.1.4 蓄光母粒质量指标
• 2.1.5 蓄光母粒的发光强度测试
• 2.1.6 蓄光母粒的DSC测试
• 2.1.7 蓄光母粒的流变性能测试
• 2.1.8 蓄光母粒的热稳定性测试
• 2.1.9 蓄光母粒的热性能测试
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 蓄光粉的选择
• 2.2.2 毒性
• 2.2.3 蓄光粉母粒发光强度
• 2.2.4 蓄光母粒的热性能（DSC）
• 2.2.5 蓄光母粒的流变性能
• 2.2.5.1 蓄光母粒的剪切粘度
• 2.2.5.2 蓄光粉的含量对剪切粘度的影响
• 2.2.5.3 剪切应力对剪切速率的影响
• 2.2.6 蓄光母粒的热失重分析
• 2.2.7 蓄光母粒的微观形貌（SEM）
• 2.2.8 蓄光母粒的动态流变分析（DMA）
• 2.3 小结
• 第三章 双组份皮芯型PET蓄光长纤维纺丝工艺与设备设计
• 3.1 工艺流程设计
• 3.1.1 物料衡算
• 3.1.1.1 损耗系数确定
• 3.1.1.2 各工序物料计
• 3.1.1.3 物料平衡表
• 3.1.1.4. 物料平衡图
• 3.1.2 各主原材料消耗定额
• 3.2 定型设备选型
• 3.2.1 卷绕装置的计算
• 3.2.2 挤出机选型
• 3.2.3 干燥设备选型
• 3.3 专用设备设计
• 3.3.1. 计量泵的选型
• 3.3.2. 振动筛选择
• 3.3.3 纺丝箱设计
• 3.3.4 喷丝板的设计
• 3.3.4.1 喷丝板的材料
• 3.3.4.2 喷丝板的制造
• 3.3.4.3 微孔的加工
• 3.3.4.4 喷丝板选用的相关理论分析
• 3.4 钢平台、平面设计
• 3.5 工艺参数的计算
• 第四章 双组份皮芯型PET蓄光长纤维制备与表征
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 原料
• 4.1.2 设备
• 4.1.2.1 切片结晶与干燥（包括真空吸料）
• 4.1.2.2 切片干输送设备
• 4.1.2.3. 复合纺丝设备
• 4.1.2.4 高速卷绕设备
• 4.1.3 主要工艺参数及纺丝流程
• 4.1.4 蓄光纤维的表面形态及断面形态的测试方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 蓄光纤维的表面形态和端面形态
• 4.2.2 蓄光纤维的性能指标
• 4.3 小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢