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pp熔融纺丝的工艺流程
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喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响
第３１卷㊀第６期２０２３年１１月现代纺织技术ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｘｔｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ.３１ꎬＮｏ.６Ｎｏｖ.２０２３ＤＯＩ:１０.１９３９８∕ｊ.ａｔｔ.２０２３０４０３２喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响沈泽坤ꎬ王㊀会ꎬ应起繁(东华大学环境科学与工程学院ꎬ上海㊀２０１６２０)㊀㊀摘㊀要:熔体在喷丝板微孔内流动时的稳定性和流场分布的均匀性是后续决定纤维成型质量的关键ꎬ这对熔体挤出前后的速度差㊁流道内的剪切速率分布和口模段内径向速度均匀性提出了要求ꎮ利用计算流体力学技术对涤纶工业熔融纺丝中的聚合物微孔挤出过程进行了数值模拟ꎬ得到了聚酯熔体在微孔内流动过程的速度㊁压力和剪切速率分布ꎬ讨论了熔体挤出前后的速度差和剪切速率分布对熔体流动稳定性的影响ꎮ提出了评价口模段内熔体径向速度分布的流动非均匀系数ꎬ指出不同长径比和收敛角分别通过改变流动充分发展段长度和口模段入口处径向速度分量来影响流动非均匀性ꎮ研究发现非均匀系数随长径比的增大而减小ꎬ随收敛角的增大先减后增ꎮ综合分析结果表明ꎬ长径比为３㊁收敛角为７４ʎ的喷丝板最佳ꎮ关键词:喷丝板结构ꎻ熔融纺丝ꎻ非牛顿流体ꎻ数值模拟ꎻ流变学ꎻ非均匀系数中图分类号:ＴＱ３４２.２１㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００９￣２６５Ｘ(２０２３)０６￣００８０￣１２收稿日期:２０２３０４２５㊀网络出版日期:２０２３０８０９作者简介:沈泽坤(１９９９ )ꎬ男ꎬ江苏南通人ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事多相流热物理方面的研究ꎮ通信作者:王会ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｈｕｉｗａｎｇ＠ｄｈｕ.ｅｄｕ.ｃｎ㊀㊀２０２２年中国化学纤维产量为６６９８万吨ꎬ占全球化纤总产量的７０％以上[１]ꎬ对中国国民经济的发展起着至关重要的支撑作用ꎮ以聚酯(ＰＥＴ)纤维为代表的合成纤维[２]具有高强度㊁高模量㊁优异的力学性能及高热稳定性[３]ꎬ结构分布均匀㊁取向程度高的高性能纤维可满足国防[４]㊁军工[５]㊁海洋工程[６]㊁航空航天[７]及５Ｇ通信[８]等领域的应用ꎬ已成为重要的战略物资ꎮ目前高均匀性聚酯纤维的制备仍然是一个巨大的挑战ꎬ纤维的轴向丝径不均匀ꎬ限制了其力学性能的提高[９]ꎮ聚酯纤维主要采用熔融纺丝法[１０]制备ꎬＰＥＴ固体切片熔融后在喷丝板微孔流道内流动并挤出冷却成型ꎮ高端熔融纺丝技术的核心之一是提高喷丝板内熔体流动的稳定性和均匀性ꎬ强化熔体内部取向程度ꎮ流动过程中对速度场和应力场等物理场的控制至关重要[１１]ꎮ熔体流动过程中速度的非均匀分布ꎬ会引起应力㊁取向[１２]㊁结晶[１３]等一系列不均匀ꎬ最终在成品纤维中表现出力学性能下降ꎮ中国高端熔融纺丝装备长期依赖国外进口的行业现状下ꎬ有必要对熔体微孔流动过程优化控制理论进行研究ꎮ喷丝板是纺丝组件中熔体最后流经并定型的部件ꎬ因此喷丝板内熔体的流动特性对后续纤维的品质有着至关重要的影响ꎮ针对聚合物熔体在喷丝板微孔内的流动过程ꎬ国内外学者已经开展了一定的研究ꎮ由于喷丝板微孔流道大多不超过５ｃｍꎬ熔体在喷丝板内流动时间很短ꎬ多数研究者将这一过程近似认为等温流动ꎮＧａｎ等[１４]利用Ｆｌｕｅｎｔ对熔体在微孔内的速度和压力进行了模拟ꎬ认为熔体速度㊁压力的分布与喷丝板流道结构有着密切联系ꎮＳｕｒｅｓｈ等[１５]采用ＣＦＤ模拟的方法ꎬ研究了不同幂律指数值和不同熔体入口流速下喷丝板内部熔体的流动特性ꎬ研究表明７５ʎ收敛角下纤维膜性能更佳ꎬ且优化效果与熔体流动过程中熔体的流速㊁剪切速率等特性有关ꎻ张伟等[１６]采用数值模拟对单个喷丝孔内的流动进行了分析ꎬ研究指出喷嘴长径比太大会使得熔体受口模段剪切作用增强ꎬ不利于速度均匀分布ꎻ吴金亮等[１７]设计了不同的喷丝板结构分别开展实际生产试验ꎬ得到了制备某种特定型号的超细旦多孔聚酯预取向丝的最佳喷丝板结构ꎻ孙华平等[１８]利用ＰＯＬＹＦＬＯＷ软件对具有圆形导孔和锥形导孔的不同喷丝板结构流道内的聚合物熔体流动过程进行了数值模拟ꎬ对比分析了不同结构下熔体的压力㊁速度和剪切速率分布ꎬ该研究结果表明ꎬ锥形导孔相比圆形导孔流道内压力降较为平缓ꎬ速度分布和剪切速率变化更均匀ꎬ有利于流体稳定和纤维成型ꎮ付丽等[１９]采用Ｐｈａｎ￣ｔｈｉｅｎ￣ｔａｎｎｅｒ(ＰＴＴ)本构模型ꎬ运用有限元分析方法ꎬ对高密度聚乙烯改性超高分子量聚乙烯共混物熔融法挤出初生丝的过程进行了数值模拟ꎬ获得了速度场和剪切速率场的分布ꎬ模拟中将熔体挤出过程近似成等温流动ꎬ不考虑温度对熔体黏性的影响ꎮ近年来有学者指出ꎬ熔体流动的稳定性与喷丝板微孔流道内熔体的速度分布和剪切速率分布有关ꎮ付丽[２０]指出熔体在流经喷丝板时产生的速度差和速度波动越大ꎬ熔体的流动过程就越不稳定ꎮ赵力宁等[２１]研究了熔体中晶体的生长演化行为ꎬ发现当熔体剪切速率分别高于或低于某一阈值时晶体以球状和枝晶形态生长ꎬ高剪切速率下熔体取向程度和一致性更佳ꎮＤｅＫｏｒｔ等[２２]发现液晶聚合物加工过程中剪切速率的增加ꎬ对应取向参数的松弛速率增加ꎬ冷却后性能提高ꎮ喷丝板内部熔体流动的均匀性普遍认为与流道内压力有关ꎬ更大的压力有利于熔体径向速度分布的均匀性ꎮ顾家耀[２３]最早发现如果喷丝板内熔体压力较低ꎬ流道内空隙体积变多ꎬ将使得熔体流动的雷诺数增大ꎬ产生更多紊流ꎬ并进一步恶化径向方向上压力分布的均匀性ꎬ使熔体径向速度分布差异明显ꎬ最终导致纤维成品的不均匀ꎮ邹爱国[２４]在此基础上对纺丝组件进行了优化ꎬ更换调配了喷丝板上方的过滤网ꎬ改善了喷丝板内的熔体压力ꎬ实验结果表明改善工艺后的纤维成品结构更均匀ꎬ性能更好ꎮ然而目前缺少直接衡量口模段内熔体径向速度分布均匀程度的参数ꎬ无法从径向速度分布均匀性的角度对喷丝板的设计提供指导ꎮ本文数值模拟聚酯熔融纺丝过程中ＰＥＴ聚合物熔体在喷丝板微孔流道内的速度场㊁压力场和剪切速率场ꎬ在分析不同入口流速和不同喷丝板微孔结构下熔体挤出前后速度差㊁流道压降和自由段剪切速率分布特性对熔体流动稳定性影响的基础上ꎬ提出与口模段内熔体径向速度有关的非均匀系数ꎬ进一步阐明微孔流道结构参数对熔体流动均匀性的影响机制ꎬ指出对应最佳熔体流动非均匀系数的喷丝板结构ꎬ为喷丝板的优化设计提供参考ꎮ１㊀物理模型与理论模型１.１㊀喷丝孔流道物理模型采用ＰＲＢ６４￣２４￣０.２５∗０.７５Ｌ型喷丝板ꎬ其中包含２４个喷丝孔ꎬ单个喷丝孔物理模型如图１所示ꎮ整个喷丝孔流道包括入口段㊁输送段㊁收敛段和口模段四部分ꎬ孔外为自由段ꎮ其中外径ｄ１为３.８ｍｍꎬ内径ｄ２为２.５ｍｍꎬ微孔直径Ｄ为０.２５ｍｍꎬ输送段长度Ｌ为７ｍｍꎬ口模段长度ｌ１为０.７５ｍｍꎬ长径比ｌ１∕Ｄ为３ꎬ收敛角为７４ʎꎬ自由段长度为３ｍｍꎮ图１㊀喷丝孔二维模型Ｆｉｇ.１㊀Ｔｗｏ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｏｆｓｐｉｎｎｅｒｅｔ１.２㊀数学模型聚合物熔体流动的特点主要是高黏度和低雷诺数ꎬ满足工程条件的同时为简化计算需对熔体流动作出如下必要假设ꎮＰＥＴ熔体不可压缩的假塑性流体ꎬ在流道内做稳态流动ꎬ壁面处速度为零ꎬ只考虑黏性力ꎮ根据上述假设ꎬ可得方程形式如下所示:连续性方程:Ñ Ｖ＝０(１)式中:Ñ为微分算子ꎻＶ为速度矢量ꎮ动量方程:ｄＶｄｔ＝－Ñｐρ＋Ñτρ(２)式中:ρ为密度ꎻτ为应力张量ꎻｐ为压力ꎮ聚合物熔体流动本构方程采用Ｃａｒｒｅａｕ黏弹型本构方程:η＝η０[１＋(λγ)２]ｎ－１２(３)式中:η为黏度ꎻη０为零剪切黏度ꎻλ为松弛时间ꎻγ为剪切速率ꎻｎ为非牛顿指数ꎮ该模型适用于较大的剪切速率变化范围ꎬ能够准确反映黏度变化特点ꎬ因此选择Ｃａｒｒｅａｕ模型作为本构方程ꎮ模拟涉及的材料物性参数如表１所示ꎮ１８第６期沈泽坤等:喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响表１㊀ＰＥＴ物性参数Ｔａｂ.１㊀ＰｈｙｓｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＰＥＴＰＥＴ物性参数参数值密度ρ∕(ｋｇ ｍ－３)１１９７.４４比热容ＣＰ∕(Ｊ (ｋｇ Ｋ)－１)２０４３.５４导热系数ｋ∕(Ｗ (ｍ Ｋ)－１)０.２２非牛顿指数ｎ０.９１松弛时间λ∕ｓ０.０１零剪切黏度η０∕(Ｐａ ｓ)１６２.５４１.３㊀网格划分和边界条件由于入口段变化率和长度相对完整流道占比很小ꎬ对熔体后续流动几乎不产生影响ꎬ因此数值模拟以输送段起点作为流动入口ꎮ采用ＩＣＥＭ软件对喷丝孔流道二维模型计算域进行网格划分ꎬ对收敛段㊁口模段以及自由段网格进行加密ꎬ得到的结构化网格如图２所示ꎮ采用计算流体力学ＡＮＳＹＳＦＬＵＥＮＴ软件模拟熔融纺丝过程中ＰＥＴ熔体的等温稳态层流过程ꎬ边界条件设置如下ꎮａ)入口(Ｉｎｌｅｔ):Ｖ＝１.０ｍ/ｓꎬＴ＝２９０ħꎮｂ)无滑移壁面(Ｗａｌｌｄｉｅ):Ｖｎ＝Ｖｓ＝０ꎬＴ＝２９０ħꎮｃ)无剪切壁面(Ｗａｌｌｆｒｅｅ):τｘ＝τｙ＝０ꎮｄ)出口(Ｏｕｔｌｅｔ):Ｐ＝０Ｐａꎮ图２㊀计算域网格示意Ｆｉｇ.２㊀Ｇｒｉｄｄｉａｇｒａｍｏｆｃｏｍｐｕｔｉｎｇｄｏｍａｉｎ１.４㊀网格无关性与模型验证设置５套不同数量网格进行网格无关性验证ꎬ分别为８０９６㊁１９７３４㊁３９９７４㊁５００９４㊁６０２１４ꎮ如图３所示ꎬ选取计算域网格中心对称轴线上的熔体速度作为监测数据ꎬ网格数量大于３９９７４时ꎬ熔体速度几乎不再发生变化ꎬ最大误差不超过３％ꎮ因此综合考虑ꎬ确定后续模拟采用５００９４的网格数量ꎮ在张伟等[１５]所选用的工况下进行模型验证ꎬ将口模段㊁收敛段和部分输送段的中心对称轴线速度分布与文献数据进行对比如图４所示ꎬ可以发现最大误差约为９.７％ꎬ具有较好的一致性ꎮ图３㊀网格无关性检验Ｆｉｇ.３㊀Ｇｒｉｄｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｔｅｓｔｉｎｇ㊀㊀㊀图４㊀模型验证Ｆｉｇ.４㊀Ｍｏｄｅｌｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ２８ 现代纺织技术第３１卷２㊀结果与分析分别探究不同入口流速㊁不同收敛角和不同长径比对熔体在喷丝孔流道内流动特性的影响ꎬ各工况如表２所示ꎮ表２㊀模拟工况汇总Ｔａｂ.２㊀Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｕｍｍａｒｙ序号入口流速∕(ｍ ｓ－１)长径比收敛角∕(ʎ)１０.５３７４２１.０３７４３２.０３７４４３.０３７４５１.０２７４６１.０３７４７１.０４７４８１.０５７４９１.０３５４１０１.０３７４１１１.０３９６１２１.０３１１６２.１㊀入口流速对喷丝孔流道内ＰＥＴ熔体稳定流动的影响㊀㊀图５为入口流速对速度场的影响及计算域中心对称轴线上的速度分布ꎮ可以明显发现流道内整体速度分布都随入口速度的增大而增大ꎬ且存在着相同的变化趋势ꎬ收敛段之前流速基本不变ꎬ在收敛段开始增大ꎬ口模段内达到最大值ꎬ此处径向存在速度梯度ꎬ速度大小沿径向从表面向中心递增ꎮ挤出口模后ꎬ由于失去壁面束缚ꎬ速度降低至一稳定值不再发生变化ꎮ随着速度增大ꎬ熔体挤出后的速度变化即自由段内平均速度相比口模段分别减小９.１６％㊁８.９１％㊁９.１７％㊁９.３０％ꎬ入口流速为１.０ｍ∕ｓ时ꎬ挤出前后速度变化最小ꎬ流动最稳定ꎮ图６为入口流速对压力场的影响及计算域中心对称轴线上的压力分布ꎮ可以发现熔体在喷丝孔通道内流经输送段时的压力基本不变ꎬ而在收敛段由于速度的急速升高压力开始下降ꎬ在口模段沿流动方向压力不断减小ꎬ挤出后压力降低为恒定值ꎮ高入口流速放大了收敛段和口模段的剪切束缚作用ꎬ流道内最大压力随入口流速的增大而显著增大ꎮ不同熔体入口流速下流道最大压力均满足挤出要求ꎬ此时流道内熔体均较为密实ꎬ均匀性好ꎬ但出入口压降的增大也会造成熔体内应力的恶化ꎬ压降越小ꎬ所得初生纤维制品内应力分布更佳ꎬ无规则变形越小ꎮ因此流道内压力并不是越大越好ꎬ入口流速在０.５~１.０ｍ∕ｓ范围内时最大压力变化较为稳定ꎬ流道内压降最大相差２４.３９％ꎬ处于合理范围ꎬ表明应选择０.５~１.０ｍ∕ｓ的入口流速范围ꎮ图７为入口流速对剪切速率场的影响及计算域中心对称轴线上的剪切速率分布ꎮ可以看出ꎬ受到速度梯度增大的影响ꎬ熔体在自由段内的中心平均剪切速率随入口流速增大而增大ꎬ从２５９４.９７ｓ－１增加到１７２３８.１９ｓ－１ꎬ熔体取向程度高ꎬ有利于成丝质量ꎮ而当流速为２.０ｍ∕ｓ和３.０ｍ∕ｓ时ꎬ流道内熔体中心最大剪切速率均达到１０５数量级ꎬ更易导致熔体破裂ꎬ不利于稳定流动ꎮ综合模拟结果宜选择１.０ｍ∕ｓ的入口流速ꎮ㊀㊀㊀图５㊀入口流速对速度场的影响及对称轴上的速度分布Ｆｉｇ.５㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｏｎｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｆｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ３８ 第６期沈泽坤等:喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响㊀图６㊀入口流速对压力场的影响及对称轴线上的压力分布Ｆｉｇ.６㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｏｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ图７㊀入口流速对剪切速率场的影响及对称轴上的剪切速率分布Ｆｉｇ.７㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｏｎｔｈｅｓｈｅａｒｒａｔｅｆｉｅｌｄａｎｄｓｈｅａｒｒａｔｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ ４８ 现代纺织技术第３１卷２.２㊀长径比对喷丝孔流道内ＰＥＴ熔体稳定流动的影响㊀㊀图８为长径比对速度场的影响及计算域中心对称轴线上的速度分布ꎮ可以发现随着长径比的增大ꎬ自由段内的高速区域减少ꎬ这是因为熔体在口模段内受到壁面束缚作用的程度最强ꎮ随着长径比增大ꎬ挤出前后自由段内平均速度相比口模段分别减小９.２７％㊁８.９１％㊁９.６５％㊁９.８８％ꎬ长径比为２和３时流动更稳定ꎮ图９为长径比对压力场的影响及计算域中心对称轴线上的压力分布ꎮ可以看出随着长径比增大ꎬ口模微孔流道变长ꎬ由于口模段的剪切束缚作用最强ꎬ整个喷丝孔流道内产生的最大压力升高ꎬ压降也相应增大ꎮ不同长径比下流道内最大压力均达到挤出要求ꎬ长径比为４和５时ꎬ喷丝孔流道压降相比长径比为２和３时分别增大４５.４５％㊁４２.８６％ꎬ考虑内应力分布宜选择长径比为２或３的喷丝板ꎮ图１０为长径比对剪切速率场的影响及计算域中心对称轴线上的剪切速率分布ꎮ可以发现此时流道内最大剪切速率相近ꎬ不同长径比下自由段内平均剪切速率分别为５６３９.２５㊁５９３９.０３㊁８０４９.９２㊁３４５６.７１ｓ－１ꎬ长径比为２㊁３㊁４时熔体取向程度较高ꎬ但长径比为２和４时自由段内分别存在一较高的剪切速率极大值１５４０２.３９ｓ－１和１５７５４.３１ｓ－１ꎬ熔体更易破裂ꎬ不利于稳定流动ꎮ综合模拟结果宜选择长径比为３的喷丝板ꎮ㊀㊀㊀㊀图８㊀长径比对速度场的影响及对称轴上的速度分布Ｆｉｇ.８㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｏｎｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｆｉｅｌｄａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ㊀㊀㊀㊀图９㊀长径比对压力场的影响及对称轴上的压力分布Ｆｉｇ.９㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｏｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ５８ 第６期沈泽坤等:喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响图１０㊀长径比对剪切速率场的影响及对称轴上的剪切速率分布Ｆｉｇ.１０㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｏｎｔｈｅｓｈｅａｒｒａｔｅｆｉｅｌｄａｎｄｓｈｅａｒｒａｔｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ２.３㊀收敛角对喷丝孔流道内ＰＥＴ熔体稳定流动的影响㊀㊀图１１为收敛角对速度场的影响及计算域中心对称轴线上的速度分布ꎮ口模段内的速度总体上随着收敛角的增大而增大ꎬ但收敛角为５４ʎ和７４ʎ时速度差异不大ꎬ收敛角增加到９６ʎ时口模段内速度开始上升ꎬ此后继续增大收敛角ꎬ口模段内速度将显著提高ꎮ不同收敛角下熔体挤出后速度下降至一相似值不再变化ꎬ挤出前后自由段内平均速度相比口模段分别降低９.１１％㊁８.９１％㊁１１.３１％㊁１８.４８％ꎬ考虑到流动稳定性宜选择收敛角为５４ʎ和７４ʎ的喷丝板ꎮ图１２为收敛角对压力场的影响及计算域中心对称轴线上的压力分布ꎮ可以发现随着收敛角增大ꎬ喷丝孔流道内最大压力减小ꎮ收敛角在５４ʎ~９６ʎ范围内时流道最大压力变化较为稳定ꎬ此收敛角范围内流道内压降最大相差１４.２９％ꎬ处于合理范围ꎬ有利于纺丝过程的稳定性ꎬ因此宜选择５４ʎ~９６ʎ的收敛角ꎮ图１３为收敛角对剪切速率场的影响及计算域中心对称轴线上的剪切速率分布ꎮ随着收敛角增大ꎬ流道内熔体中心最大剪切速率从３９６７９.５３ｓ－１增加到７０９３６.１１ｓ－１ꎬ熔体更易破裂ꎬ流动越不稳定ꎮ自由段内熔体中心平均剪切速率随收敛角增大从６２６１.７１ｓ－１下降到２７３８.０５ｓ－１ꎬ熔体取向程度降低ꎮ综合模拟结果ꎬ宜选择收敛角为５４ʎ和７４ʎ的喷丝板ꎮ６８ 现代纺织技术第３１卷㊀㊀㊀㊀图１１㊀收敛角对速度场的影响及对称轴上的速度分布Ｆｉｇ.１１㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｆｉｅｌｄａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ㊀㊀㊀图１２㊀收敛角对压力场的影响及对称轴上的压力分布Ｆｉｇ.１２㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅｏｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ７８ 第６期沈泽坤等:喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响图１３㊀收敛角对剪切速率场的影响及对称轴上的剪切速率分布Ｆｉｇ.１３㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅｏｎｔｈｅｓｈｅａｒｒａｔｅｆｉｅｌｄａｎｄｓｈｅａｒｒａｔｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｈｅａｘｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙ２.４㊀流动非均匀性系数口模段内流场的径向均匀性直接决定了后续初生纤维的结构均匀性ꎬ对于成丝质量的影响至关重要ꎮ定义二分之一口模段截面处熔体最大速度与截面平均速度之比ｕ∗为熔体流动非均匀系数ꎮ图１４为入口流速㊁长径比和收敛角对流动非均匀系数的影响ꎮ可以看出ꎬ入口流速对口模段内流动均匀性影响较小ꎬ不同流速下非均匀系数最大仅相差０.２２％ꎮ这是因为在只改变入口流速的情况下ꎬ熔体流动的均匀性主要取决于喷丝孔流道几何结构ꎮ增大长径比时ꎬ流动非均匀系数不断下降ꎮ这是由于熔体高黏度低热导率特性下普朗特数很高ꎬ达到１０６数量级ꎬ充分发展段长达数千米ꎮ而口模段长度受制于装备尺寸一般不会超过２ｍｍꎬ因此流动均未充分发展ꎮ随着长径比的增大ꎬ口模段二分之一处距离流动入口越远ꎬ边界层越厚ꎬ所以流动越均匀ꎬ表现为非均匀系数减小ꎮ而收敛角对流动均匀性的影响较为明显ꎬ不同收敛角下非均匀系数最大相差达１０％ꎮ可以发现收敛角大于９６ʎ后流动非均匀性骤增ꎮ这是因为大角度情况下口模段入口处熔体径向速度分量变大ꎬ进入口模段后轴向速度减小ꎬ熔体高速流动区域从而减少ꎮ㊀㊀图１４㊀入口流速㊁长径比和收敛角对流动非均匀系数的影响Ｆｉｇ.１４㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙꎬｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏａｎｄｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅｏｎｎｏｎ￣ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｆｌｏｗ８８ 现代纺织技术第３１卷３㊀结㊀论本文对于ＰＥＴ聚合物熔体在微孔流道内的流动过程ꎬ在分析不同喷丝板微孔结构和不同入口流速下熔体流变过程中速度分布㊁压力分布和剪切速率分布特性对熔体流动稳定性影响的基础上ꎬ提出了与熔体速度有关的非均匀系数ꎬ定量对比了不同喷丝板微孔结构和不同入口流速下口模段内熔体流动的均匀性ꎬ进一步阐明了微孔流道结构参数对熔体流动均匀性的影响机制ꎬ指出了对应最佳熔体流动非均匀系数的喷丝板结构ꎬ为喷丝板的优化设计提供了参考ꎮ主要结论如下:ａ)随着入口流速的上升熔体挤出前后的平均速度变化程度先减后增ꎬ１.０ｍ∕ｓ时流动最稳定ꎻ入口流速在０.５~１.０ｍ∕ｓ范围内时压降变化更为稳定ꎬ且更有利于初生纤维内应力ꎻ流速的上升增大了自由段内平均剪切速率ꎬ强化了熔体取向程度ꎬ但入口流速为２.０ｍ∕ｓ和３.０ｍ∕ｓ时流道内最大剪切速率达１０５数量级ꎬ熔体破裂的可能性更高ꎬ不利于流动稳定性ꎮ喷丝板几何结构不变的情况下入口流速对熔体流动非均匀系数影响不大ꎮ研究表明应选择１.０ｍ∕ｓ的入口流速ꎮｂ)口模长径比为２和３时挤出前后平均速度变化程度小ꎬ流动更稳定ꎻ长径比为２和３时压降更有利于初生纤维内应力ꎻ长径比为２㊁３㊁４时自由段内平均剪切速率高ꎬ即熔体取向程度较高ꎬ但长径比为２和４时自由段内仍明显存在剪切速率极大值ꎬ易导致熔体破裂不利于流动稳定性ꎮ同时ꎬ增大长径比时由于熔体始终处于充分发展段ꎬ因此边界层越厚ꎬ流动越均匀ꎬ表现为非均匀系数减小ꎮ研究表明长径比为３喷丝板最佳ꎮｃ)收敛角为５４ʎ和７４ʎ时挤出前后平均速度变化程度小ꎬ流动更稳定ꎻ收敛角在５４ʎ~９６ʎ范围内时压降变化较为稳定ꎬ最大相差１４.２９％ꎬ处于合理范围ꎻ自由段内熔体平均剪切速率随收敛角增大而下降ꎬ熔体取向程度降低ꎬ但收敛角为５４ʎ和７４ʎ时流道内熔体中心最大剪切速率较小ꎬ熔体不易破裂ꎬ流动稳定性更好ꎮ同时由于收敛角改变了口模入口处的径向速度分量ꎬ对流动均匀性的影响较为明显ꎮ研究表明收敛角为７４ʎ的喷丝板最佳ꎮ参考文献:[１]国家统计局.２０２２年中国化学纤维产量[ＥＢ∕ＯＬ].[２０２３￣０６￣１５].ｈｔｔｐｓ:∕∕ｄａｔａ.ｓｔａｔｓ.ｇｏｖ.ｃｎ∕ｅａｓｙｑｕｅｒｙ.ｈｔｍ?ｃｎ＝Ｃ０１.ＮａｔｉｏｎａｌＢｕｒｅａｕｏｆＳｔａｔｉｓｔｉｃｓ.Ｃｈｅｍｉｃａｌｆｉｂｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎ２０２２ｏｆＣｈｉｎａ[ＥＢ∕ＯＬ].[２０２３￣０６￣１５].ｈｔｔｐｓ:∕∕ｄａｔａ.ｓｔａｔｓ.ｇｏｖ.ｃｎ∕ｅａｓｙｑｕｅｒｙ.ｈｔｍ?ｃｎ＝Ｃ０１.[２]ＩＲＭＡＴＯＶＡＭＢꎬＳＯＤＩＱＡＬＩＹＥＶＡＦＭ.Ｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌｏｃａｌｐｏｌｙｅｓｔｅｒｆｉｂｅｒꎬｆｏｒｍｅｄｆｒｏｍｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅｇｒａｎｕｌｅｓ[Ｊ].ＡＣＡＤＥＭＩＣＩＡ:ＡｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙＲｅｓｅａｒｃｈＪｏｕｒｎａｌꎬ２０２２ꎬ１２(６):１６￣２２. [３]杨童童ꎬ李世君ꎬ刘峰ꎬ等.阻燃用聚酯纤维的性能及其纺纱工艺探究[Ｊ].合成技术及应用ꎬ２０２０ꎬ３５(３):３９￣４４.ＹＡＮＧＴｏｎｇｔｏｎｇꎬＬＩＳｈｉｊｕｎꎬＬＩＵＦｅｎｇꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｐｏｌｙｅｓｔｅｒｆｉｂｅｒａｎｄｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ[Ｊ].ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬ２０２０ꎬ３５(３):３９￣４４.[４]万雷ꎬ吴文静ꎬ吕佳滨ꎬ等.我国对位芳纶产业链发展现状及展望[Ｊ].高科技纤维与应用ꎬ２０１９ꎬ４４(３):２１￣２６.ＷＡＮＬｅｉꎬＷＵＷｅｎｊｉｎｇꎬＬÜＪｉａｂｉｎꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｐａｒａ￣ａｒａｍｉｄｉｎｄｕｓｔｒｙｃｈａｉｎｉｎＣｈｉｎａ[Ｊ].Ｈｉ￣ＴｅｃｈＦｉｂｅｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬ２０１９ꎬ４４(３):２１￣２６.[５]李杜ꎬ陈清清ꎬ张玲丽ꎬ等.芳纶１４１４装甲材料的制备及拉伸性能探讨[Ｊ].棉纺织技术ꎬ２０２２ꎬ５０(９):１９￣２３.ＬＩＤｕꎬＣＨＥＮＱｉｎｇｑｉｎｇꎬＺＨＡＮＧＬｉｌｉｎｇꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｔｅｎｓｉｌｅｐｒｏｐｅｒｔｙｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆａｒａｍｉｄ１４１４ａｒｍｏｕｒｍａｔｅｒｉａｌ[Ｊ].ＣｏｔｔｏｎＴｅｘｔｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２２ꎬ５０(９):１９￣２３.[６]赵智垒ꎬ丁永春ꎬ杨中桂ꎬ等.高性能纤维复合材料在海上风电的应用[Ｊ].船舶工程ꎬ２０２２ꎬ４４(Ｓ１):５１￣５６.ＺＨＡＯＺｈｉｌｅｉꎬＤＩＮＧＹｏｎｇｃｈｕｎꎬＹＡＮＧＺｈｏｎｇｇｕｉꎬｅｔａｌ.Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｏｆｆｓｈｏｒｅｗｉｎｄｐｏｗｅｒ[Ｊ].ＳｈｉｐＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２２ꎬ４４(Ｓ１):５１￣５６. [７]ＧＡＬＩＺＩＡＰꎬＳＣＩＴＩＤꎬＳＡＲＡＧＡＦꎬｅｔａｌ.Ｏｆｆ￣ａｘｉｓｄａｍａｇｅｔｏｌｅｒａｎｃｅｏｆｆｉｂｅｒ￣ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒａｅｒｏｓｐａｃｅｓｙｓｔｅｍｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＥｕｒｏｐｅａｎＣｅｒａｍｉｃＳｏｃｉｅｔｙꎬ２０２０ꎬ４０(７):２６９１￣２６９８.[８]任明当ꎬ苏荣ꎬ杨屹.芳纶纤维在光电线缆中的应用探赜[Ｊ].光纤与电缆及其应用技术ꎬ２０２３(１):１￣６.ＲＥＮＧＭｉｎｇｄａｎｇꎬＳＵＲｏｎｇꎬＹＡＮＧＹｉ.Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆａｒａｍｉｄｆｉｂｅｒｉｎｏｐｔｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃａｂｌｅｓ[Ｊ].ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃＣａｂｌｅａｎｄＴｈｅｉｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓꎬ２０２３(１):１￣６.[９]ＹＯＵＮＥＳＢ.Ａｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉ￣ｓｔａｇｅｈｏｔ￣ｄｒａｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅｌｉｎｅａｒａｌｉｐｈａｔｉｃ￣ａｒｏｍａｔｉｃｃｏ￣ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｆｉｂｅｒｓ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓꎬ２０１４ꎬ３(４):１８６￣２０２.９８第６期沈泽坤等:喷丝板结构对熔融纺丝挤出过程聚合物熔体流动特性的影响[１０]ＲＡＯＰＮꎬＳＡＢＡＶＡＴＨＧＫꎬＰＡＵＬＳＮ.ＩｍｐａｃｔｏｆＭＴＡｂｌｅｎｄ％ｉｎｍｅｌｔｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｐｏｌｙｅｓｔｅｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ[Ｊ].ＳＮＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０２１ꎬ３(２):１￣１１. [１１]郝浩然.熔融纺丝组件内流体力学性能的研究[Ｄ].北京:北京化工大学ꎬ２０２１.ＨＡＯＨａｏｒａｎ.ＳｔｕｄｙｏｎＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＭｅｌｔＳｐｉｎｎｉｎｇＰａｃｋ[Ｄ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２１.[１２]ＰＡＰＫＯＶＤꎬＤＥＬＰＯＵＶＥＮꎬＤＥＬＢＲＥＩＬＨＬꎬｅｔａｌ.Ｑｕａｎｔｉｆｙｉｎｇｐｏｌｙｍｅｒｃｈａｉｎｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｓｔｒｏｎｇａｎｄｔｏｕｇｈｎａｎｏｆｉｂｅｒｓｗｉｔｈｌｏｗｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ:Ｔｏｗａｒｄｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｓｕｐｅｒｆｉｂｅｒｓ[Ｊ].ＡＣＳｎａｎｏꎬ２０１９ꎬ１３(５):４８９３￣４９２７.[１３]ＭＩＳＺＴＡＬ￣ＦＡＲＡＪＢꎬＰᶒＣＨＥＲＳＫＩＲＢꎬＤＥＮＩＳＰꎬｅｔａｌ.Ｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｏｒｉｅｎｔｅｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｐｏｌｙｍｅｒｓｉｎｔｈｅｅｎｔｉｒｅｒａｎｇｅｏｆｕｎｉａｘｉａｌｍｏｌｅｃｕｌａｒｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｐｏｌｙｍｅｒꎬ２０１９ꎬ１７３:１４１￣１５７.[１４]ＧＡＮＸＨꎬＬＩＵＱꎬＭＡＸＪ.Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍｅｌｔｆｌｏｗｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｐｉｎｎｉｎｇｍｉｃｒｏｐｏｒｅ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１１ꎬ３８３:１１０￣１１５.[１５]ＳＵＲＥＳＨＫꎬＳＥＬＶＡＭＫꎬＫＡＲＵＮＡＮＩＴＨＩＢ.ＣＦＤｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｆｌｏｗｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｐｏｗｅｒ￣ｌａｗｆｌｕｉｄｓｕｓｅｄｔｏｅｘｔｒｕｄｅｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｉｃｈｏｌｌｏｗｆｉｂｅｒｍｅｍｂｒａｎｅｔｈｒｏｕｇｈａｎａｎｇｕｌａｒｓｐｉｎｎｅｒｅｔ[Ｃ]∕∕ＡＩＰＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ.ＣｈｅｎｎａｉꎬＩｎｄｉａ.ＡＩＰＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇꎬ２０１９:１６０￣１６０. [１６]张伟ꎬ成文凯ꎬ张先明.涤纶工业丝熔融纺丝过程的数值模拟[Ｊ].现代纺织技术ꎬ２０２２ꎬ３０(５):５２￣５９.ＺＨＡＮＧＷｅｉꎬＣＨＥＮＧＷｅｎｋａｉꎬＺＨＡＮＧＸｉａｎｍｉｎｇ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｅｌｔｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｙａｒｎ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｘｔｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２２ꎬ３０(５):５２￣５９.[１７]吴金亮ꎬ王铁军ꎬ孙福ꎬ等.细旦多孔聚酯预取向丝Ｂａｒｍａｇ环吹纺丝组件的设计[Ｊ].现代纺织技术ꎬ２０２１ꎬ２９(６):４９￣５４.ＷＵＪｉｎｌｉａｎｇꎬＷＡＮＧＴｉｅｊｕｎꎬＳＵＮＦｕꎬｅｔａｌ.ＤｅｓｉｇｎｏｆＢａｒｍａｇｒｉｎｇｂｌｏｗｉｎｇｓｐｉｎｎｉｎｇａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｆｉｎｅｄｅｎｉｅｒｐｏｒｏｕｓｐｏｌｙｅｓｔｅｒｐｒｅ￣ｏｒｉｅｎｔｅｄｙａｒｎ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｘｔｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２１ꎬ２９(６):４９￣５４.[１８]孙华平ꎬ冯培ꎬ杨崇倡.基于Ｐｏｌｙｆｌｏｗ对扁平复合导电纤维喷丝板孔道优化设计[Ｊ].合成纤维工业ꎬ２０１９ꎬ４２(３):６９￣７３.ＳＵＮＨｕａｐｉｎｇꎬＦＥＮＧＰｅｉꎬＹＡＮＧＣｈｏｎｇｃｈａｎｇ.Ｄｅｓｉｇｎｏｆｓｐｉｎｎｅｒｅｔｐｉｌｏｔｈｏｌｅｆｏｒｆｌａｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｉｂｅｒｓｂａｓｅｄｏｎｐｏｌｙｆｌｏｗｓｏｆｔｗａｒｅ[Ｊ].ＣｈｉｎａＳｙｎｔｈｅｔｉｃＦｉｂｅｒＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０１９ꎬ４２(３):６９￣７３.[１９]付丽ꎬ薛平ꎬ刘丽超ꎬ等.ＰＥ￣ＵＨＭＷ∕ＰＥ￣ＨＤ熔融挤出初生丝挤出胀大现象模拟分析[Ｊ].工程塑料应用ꎬ２０１９ꎬ４７(４):５３￣５８.ＦＵＬｉꎬＸＵＥＰｉｎｇꎬＬＩＵＬｉｃｈａｏꎬｅｔａｌ.Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｘｔｒｕｓｉｏｎｓｗｅｌｌｉｎｇｉｎａｓ￣ｓｐｕｎｆｉｌａｍｅｎｔｏｆｔｈｅＰＥ￣ＵＨＭＷ∕ＰＥ￣ＨＤｂｌｅｎｄｓｍｅｌｔｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ[Ｊ].ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｌａｓｔｉｃｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬ２０１９ꎬ４７(４):５３￣５８.[２０]付丽.超高分子量聚乙烯熔融挤出初生丝过程的模拟与实验研究[Ｄ].北京:北京化工大学ꎬ２０１９.ＦＵＬｉ.ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＰｒｏｃｅｓｓｏｆＭｅｌｔＥｘｔｒｕｓｉｏｎｏｆＵｌｔｒａＨｉｇｈＭｏｌｅｃｕｌａｒＷｅｉｇｈｔＰｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ[Ｄ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９.[２１]赵力宁ꎬ林鑫ꎬ黄卫东.较低剪切速率下过冷熔体非枝晶组织的形成与演化[Ｊ].金属学报ꎬ２０１１ꎬ４７(４):４０３￣４０９.ＺＨＡＯＬｉｎｉｎｇꎬＬＩＮＸｉｎꎬＨＵＡＮＧＷｅｉｄｏｎｇ.Ｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｏｎ￣ｄｅｎ￣ｄｒｉｔｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｉｎｕｎｄｅｒｃｏｏｌｉｎｇｍｅｌｔｗｉｔｈｌｏｗｅｒｓｈｅａｒｉｎｇｒａｔｅ[Ｊ].ＡｃｔａＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａＳｉｎｉｃａꎬ２０１１ꎬ４７(４):４０３￣４０９.[２２]ＤＥＫＯＲＴＧꎬＬＥＯＮÉＮꎬＳＴＥＬＬＡＭＡＮＮＳＥꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｓｈｅａｒｒａｔｅｏｎｔｈｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｒｅｌａｘａｔｉｏｎｏｆａｖａｎｉｌｌｉｃａｃｉｄｂａｓｅｄｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｐｏｌｙｍｅｒ[Ｊ].Ｐｏｌｙｍｅｒｓꎬ２０１８ꎬ１０(９):７５￣７６.[２３]顾家耀.ＰＯＹ条干不匀率影响因素的探讨[Ｊ].合成纤维工业ꎬ１９９３ꎬ１６(１):５３￣５６.ＧＵＪｉａｙａｏ.ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｕｎｅｖｅｎｎｅｓｓｏｆＰＯＹ[Ｊ].ＣｈｉｎａＳｙｎｔｈｅｔｉｃＦｉｂｅｒＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ１９９３ꎬ１６(１):５３￣５６.[２４]邹爱国.黑色锦纶６ＰＯＹ纺丝工艺[Ｊ].广东化纤ꎬ１９９９(２):１￣３.ＺＯＵＡｉｇｕｏ.Ｂｌａｃｋｎｙｌｏｎ６ＰＯＹｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ[Ｊ].ＧｕａｎｄｏｎｇＣｈｅｍｉｃａｌＦｉｂｅｒꎬ１９９９(２):１￣３.０９ 现代纺织技术第３１卷ＥｆｆｅｃｔｏｆｓｐｉｎｎｅｒｅｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｎｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｏｌｙｍｅｒｍｅｌｔｉｎｍｅｌｔｓｐｉｎｎｉｎｇｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓＳＨＥＮＺｅｋｕｎꎬＷＡＮＧＨｕｉꎬＹＩＮＧＱｉｆａｎ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＤｏｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１６２０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｌｙｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｐｏｌｙｅｓｔｅｒｆｉｂｅｒｓｉｓｓｔｉｌｌａｇｒｅａｔｃｈａｌｌｅｎｇｅ.Ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｍｅｌｔｆｌｏｗｉｎｔｈｅｍｅｌｔｓｐｉｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｎｏｎ￣ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｏｆｒａｄｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｂｅｆｏｒｅｅｘｔｒｕｓｉｏｎａｆｆｅｃｔｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｓｐｉｎｎｉｎｇ.Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ ｔｈｅｆｌｏｗｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｏｌｙｅｓｔｅｒｍｅｌｔｉｎｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｆｌｏｗｃｈａｎｎｅｌｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｍｅｌｔｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｐｉｎｎｅｒｅｔｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ｔｈｅｎｏｎ￣ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｍｅｌｔｖｅｌｏｃｉｔｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｆｌｏｗｃｈａｎｎｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｏｆｍｅｌｔｆｌｏｗｗａｓｆｕｒｔｈｅｒｃｌａｒｉｆｉｅｄ.Ｔｈｅｓｐｉｎｎｅｒｅｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｎｏｎ￣ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｍｅｌｔｆｌｏｗｗａｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ.Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙ ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅａｖｅｒａｇｅｍｅｌｔｖｅｌｏｃｉｔｙｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｅｘｔｒｕｓｉｏｎｆｉｒｓｔｄｅｃｒｅａｓｅｓａｎｄｔｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｉｓｔｈｅｍｏｓｔｓｔａｂｌｅａｔ１ｍ∕ｓ.Ｔｈｅｔｉｍｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｉｓｍｏｒｅｓｔａｂｌｅｗｈｅｎｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｒａｎｇｅｓｆｒｏｍ０.５ｍ∕ｓｔｏ１ｍ∕ｓ ａｎｄｉｓｍｏｒｅｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｆｉｂｅｒ.Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅａｖｅｒａｇｅｓｈｅａｒｒａｔｅｉｎｔｈｅｆｒｅｅｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｓｔｈｅｍｅｌｔｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ.Ｈｏｗｅｖｅｒ ｗｈｅｎｔｈｅｉｎｌｅｔｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓ２ｍ∕ｓａｎｄ３ｍ∕ｓ ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｈｅａｒｒａｔｅｉｎｔｈｅｆｌｏｗｐａｓｓａｇｅｒｅａｃｈｅｓ１０５ｏｒｄｅｒｓｏｆｍａｇｎｉｔｕｄｅ ａｎｄｔｈｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｍｅｌｔｆｒａｃｔｕｒｅｉｓｈｉｇｈｅｒ ｗｈｉｃｈｉｓｎｏｔｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅｆｌｏｗｓｔａｂｉｌｉｔｙ.Ｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｈａｓｌｉｔｔｌｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｎｏｎ￣ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｍｅｌｔｆｌｏｗｗｈｅｎｔｈｅｓｐｉｎｎｅｒｅｔｇｅｏｍｅｔｒｙｉｓｕｎｃｈａｎｇｅｄ.Ｔｈｅｓｔｕｄｙｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｉｎｌｅｔｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆ１ｍ∕ｓｓｈｏｕｌｄｂｅｓｅｌｅｃｔｅｄ.Ｗｈｅｎｔｈｅｄｉｅｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｉｓ２ａｎｄ３ ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖｅｌｏｃｉｔｙｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｅｘｔｒｕｓｉｏｎｃｈａｎｇｅｓｌｅｓｓ ａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｉｓｍｏｒｅｓｔａｂｌｅ.Ｗｈｅｎｔｈｅｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｉｓ２ａｎｄ３ ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｉｓｍｏｒｅｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｆｉｂｅｒ.Ｗｈｅｎｔｈｅｌｅｎｇｔｈ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｉｓ２ ３ ４ 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聚合物熔体纺丝常见问题
聚合物熔体纺丝常见问题一、背景介绍聚合物熔体纺丝是一种常见的制备纤维、薄膜以及其他纳米纤维材料的方法。
它能够在高温和高压下将聚合物熔化，然后通过纺丝工艺使其形成连续的纤维或薄膜状。
然而，在聚合物熔体纺丝过程中，常常会遇到一些问题，本文将对这些常见问题进行全面、详细的探讨。
二、熔融温度选择的问题1. 温度过高造成熔体降解•熔融温度过高可能会导致聚合物的降解，使得其分子量降低，导致纤维的性能下降。
•如何选择合适的熔融温度成为一个重要问题，通常需要根据聚合物的熔点、熔融黏度以及纺丝设备的工作温度范围进行综合考虑。
2. 温度过低导致流动性不足•熔融温度过低会使得聚合物的流动性不足，纺丝过程中容易出现纤维断裂、不连续等现象。
•合理选择熔融温度，使得聚合物具有足够的流动性，纺丝过程中形成稳定连续的纤维。
三、纺丝速度控制的问题1. 速度过快导致纤维拉伸不均匀•纺丝速度过快会导致纤维在拉伸过程中拉伸不均匀，出现偏直纤维、颈缩等问题。
•合理控制纺丝速度，使得纤维拉伸均匀，提高纤维的质量和性能。
2. 速度过慢影响纺丝效率•纺丝速度过慢会降低生产效率，增加生产成本。
•需要在保证纺丝质量的前提下，尽量提高纺丝速度，提高生产效率。
3. 纺丝速度与纺丝设备的匹配问题•纺丝速度需要与纺丝设备的性能匹配，确保设备能够稳定运行。
•不同的纺丝设备可能有不同的速度限制，需要根据设备的规格和性能确定合适的纺丝速度范围。
四、熔体性能的问题1. 黏度对纤维形态的影响•熔体的黏度会直接影响纤维的形态，黏度过高会使纤维粗细不均、纤维间粘连，黏度过低会导致纤维断裂、不连续等问题。
•选择合适的熔体黏度，可以获得理想的纤维形态和性能。
2. 熔体表面张力的控制•熔体的表面张力会直接影响纤维的拉伸性和断裂强度。
•通过添加表面活性剂等方式，可以降低熔体的表面张力，改善纤维的拉伸性能。
五、纤维形态的问题1. 纤维直径的控制•纤维直径的控制是聚合物熔体纺丝过程中的重要问题，直径的变化会直接影响纤维的性能和应用。
第八章 化学纤维成型原理概述2
图8-6
PA6熔体纺丝线上的直径变化 PA6熔体纺丝线上的直径变化
dv x ɺ = ε (x) 从速度分布vx→拉伸应变速率 : dx
速度分布和拉 伸应变速率变化 1-PA6 2-PET 3-PS
可见，丝条的加速运动是非均匀的。
若Vy/Vx<0.125，[Vx2+(8Vy)2]0.167≈Vx0.334 若Vy/Vx>0.125， [Vx2+(8Vy)2]0.167≈2Vy0.334 在纺丝线上丝条冷却的控制因素是变化的： 在纺丝窗的上段，冷却过程主要受冷却吹风速度Vy 控制； 在纺丝窗下部，冷却过程几乎完全决定于丝条本身 的运动速度Vx。 高速纺丝：纺程上出现Vy/Vx<0.125的位置早。Vy对 丝的性质的影响小于常规纺。
温度
粘度
轴向速度 张应力
结晶速率
高速纺、高冷却
皮芯
四、熔体纺丝中纤维结构的形成
卷绕丝结构 聚合物本性 纺丝条件 纺丝条件：熔体细流的拉伸、纺丝线上的传 热和聚合物结晶动力学。 纤维结构的形成和发展主要是指纺丝线上聚 合物的取向和结晶。
（一）熔体纺丝过程中的取向作用 熔体纺丝的取向度---预取向度对拉伸和成品 纤维的取向度有很大影响。 1.纺丝过程中的机理 纺丝过程中的机理 <取向>材料在应力场中结构单元沿外力作用 方向的择优排列是材料对外力作用的响应。
−4 1 .39
= 8 .28 × 10 v x
dx
0 .39
x
可见Ff正比于纺速的1.39次方和X。 解决
集束点、上油点↑ X↑ Fext ?
在高速纺中，Ff 随 纺丝速度提高而急 剧增大。
纺丝箱体
操作及注意事项—纺丝岗开车 操作及注意事项 纺丝岗开车
1、准备好喷雾硅油、刮刀、手电等开车用工具。 准备好喷雾硅油、刮刀、手电等开车用工具。 接到仪控开车通知后，降下每个位的环吹头，其上放挡板； 2、接到仪控开车通知后，降下每个位的环吹头，其上放挡板；放流盘内 倒入少量水后放到环吹头上准备接熔体。 倒入少量水后放到环吹头上准备接熔体。 依次逐位点动计量泵两、三次再启动该位计量泵； 3、依次逐位点动计量泵两、三次再启动该位计量泵；随时与三楼保持联 确认各位计量泵运转正常，否则停掉有异常的计量泵。 系，确认各位计量泵运转正常，否则停掉有异常的计量泵。 注意观察管道内残留的熔体是否正常排出。注意防止烫伤。 4、注意观察管道内残留的熔体是否正常排出。注意防止烫伤。 当一个放流盘内熔体过半时，停该位计量泵倒掉盘内熔体，重新放回。 5、当一个放流盘内熔体过半时，停该位计量泵倒掉盘内熔体，重新放回。 接到三楼组件上机的信号，停相应的计量泵，取下放流盘， 6、接到三楼组件上机的信号，停相应的计量泵，取下放流盘，换上放流 板。 接到组件已经固定好的信号，用干净抹布擦净喷丝板周围熔体， 7、接到组件已经固定好的信号，用干净抹布擦净喷丝板周围熔体，边喷 硅油边起动该位计量泵进行带组件放流， 硅油边起动该位计量泵进行带组件放流，并根据三楼指示停另一个位 的计量泵。依此六个位组件上齐。 的计量泵。依此六个位组件上齐。 观察每个纺丝位出丝状态， 8、观察每个纺丝位出丝状态，进行修板或堵孔等处理保证原丝无疵点浆 按照工艺要求调整好各位换吹风压，通知卷绕岗进行升头作业。 块，按照工艺要求调整好各位换吹风压，通知卷绕岗进行升头作业。
熔体纺丝流程— 熔体纺丝流程— 纺丝箱体部分
新品开发车间 2011.04 制作人： 制作人：成郁君 杜广
工艺流程介绍 相关原理说明 纺丝箱体 热媒加热 计量泵 纺丝组件 操作及注意事项
聚合物离心静电纺丝技术研究进展
第36卷第1期2022年1月中国塑料CHINA PLASTICSVol.36，No.1Jan.，2022聚合物离心静电纺丝技术研究进展安瑛，刘宇亮，谭晶，杨卫民，阎华，李好义∗（北京化工大学机电工程学院，北京100029）摘要：简述了离心静电纺丝技术的工作原理，对国内外近期离心静电纺丝的研究进展进行了综述。
总结了离心静电纺丝的成纤机理，根据纺丝材料特性，将离心静电纺丝分为溶液离心静电纺丝和熔体离心静电纺丝两类，并将这两类纺丝方法的装置和工艺创新进行了分类，总结了各种装置的结构特征和优缺点，并对其工艺参数进行了分析。
最后对离心静电纺丝微纳米纤维的应用进行了简介，针对离心静电纺丝中存在的问题以及未来的发展趋势进行了浅析。
关键词：离心静电纺丝；纳米纤维；聚合物中图分类号：TQ320.66文献标识码：A 文章编号：10019278（2022）01017206DOI ：10.19491/j.issn.10019278.2022.01.025Research progress in polymer centrifugal electrospinningAN Ying ，LIU Yuliang ，TAN Jing ，YANG Weiming ，YAN Hua ，LI Haoyi ∗（College of Mechanical and Electrical Engineering ，Beijing University of Chemical Technology ，Beijing 100029，China ）Abstract ：The working principle of centrifugal electrostatic spinning technology was briefly described ，and the recent research progress of centrifugal electrostatic spinning at home and abroad was reviewed.The fiber formation mechanism of centrifugal electrostatic spinning was summarized ，and the centrifugal electrostatic spinning was divided into two categories according to the characteristics of spinning materials ：solution centrifugal electrostatic spinning and melt centrifugal electrostatic spinning.The device and process innovations of these two types of spinning methods were classified ，and the structural characteristics and advantages and disadvantages of various devices were summarized.Furthermore ，their process parameters were analyzed.Finally ，the applications of centrifugal electrostatic spinning of micro and nano fibers were briefly described ，and the problems in centrifugal electrostatic spinning and the future development trend were analyzed.Key words ：centrifugal electrospinning ；nanofiber ；polymer0前言随着纳米纤维技术的发展，纤维的使用范围越来越广，被广泛应用于过滤［12］、传感器［3］和组织工程［4］等领域，因此对纳米纤维先进制备技术的需求越来越迫切。
熔体纺丝工艺流程
熔体纺丝工艺流程一、熔体纺丝的起始原料准备。
1.1 首先呢，咱们得有高质量的聚合物原料。
这就好比盖房子得有好砖头一样。
这聚合物啊，那可得精挑细选，纯度得高，性能得稳定。
要是这原料就不行，那后面纺丝就像瘸腿的马，跑不远也跑不好。
比如说聚酯，它得是经过严格合成和处理的，不能有太多杂质，否则纺丝过程中就容易断线或者纺出的丝质量很差。
1.2 原料还得进行干燥处理。
这就像我们把湿衣服晾干一样重要。
因为如果原料里有水份，在后面加热熔融的时候，就会产生气泡，那纺出的丝就会有孔洞，就像好好的皮肤上长了麻子，不美观也影响丝的强度等性能。
二、熔融过程。
2.1 接下来就是把干燥好的聚合物加热熔融。
这可是个关键步骤，就像把铁放进熔炉里化成铁水一样。
要控制好温度，温度低了，聚合物融不完全，就像没化透的冰，有硬块，纺丝的时候会堵塞喷头，那可就麻烦大了。
温度高了呢，聚合物可能会分解，就像煮饭火太大把饭烧焦了，那纺出的丝质量肯定不行。
2.2 这加热的设备也很有讲究。
就像厨师做菜得有好锅一样。
加热炉得能均匀加热，不能有的地方热有的地方冷，不然熔融的聚合物各处性能就不一样，纺丝的时候丝的粗细就不均匀，这就像人走路一脚深一脚浅，看着就别扭。
三、纺丝过程。
3.1 熔融后的聚合物通过喷丝头挤出。
这喷丝头就像一个神奇的魔法棒。
喷丝头的孔眼那得是精心设计的，大小、形状、排列都有学问。
如果孔眼不均匀，那纺出的丝就像歪瓜裂枣，有粗有细。
而且喷丝的时候压力也要控制好，压力小了，丝出不来或者出来得很慢，像挤牙膏似的不顺畅；压力大了，丝可能会断，就像拉过头的橡皮筋，啪的一下就断了。
3.2 丝从喷丝头出来后，就开始冷却固化。
这就像把刚出炉的热馒头放在冷空气里让它变硬定型一样。
冷却的速度也很关键，冷却太快，丝内部结构可能不稳定，就像盖房子地基没打牢；冷却太慢呢，丝可能会粘连在一起，就像一群人挤在一块儿，乱成一团。
四、后处理。
4.1 纺出的丝还得进行拉伸等后处理。
熔体静电纺丝的特点与产业化
编者按——静电纺丝技术主要分为溶液静电纺和熔体静电纺。
近年来溶液静电纺发展迅速，可制备得到纳米纤维，但是目前存在生产效率较低，溶剂回收或排放污染等问题。
相比而言，熔体静电纺技术在某种上可弥补溶液静电纺的不足，因此熔体静电纺也成为新热点。
本专栏邀请了北京化工大学的博士生导师，也是国内近年来研究熔体静电纺丝较成功的研究者之一、并且已取得一定研究成果的刘勇老师，对熔体静电纺丝的特点以及发展状况进行介绍。
同时，我们也希望做到各位老师与学者的桥梁，让大家都能够对静电纺丝领域的发展有更全面、直观的了解，方便研究与探讨。
熔体静电纺丝的特点与工业化刘勇1，杨卫民1，胡平21北京化工大学机电工程学院，北京，1000292清华大学化工系高分子所，北京，100084静电纺丝（简称电纺）分为溶液电纺和熔体电纺两类。
其中溶液电纺因为设备简单、溶液配制容易、方便添加多种成分、室温下即可纺丝等众多优点而受到广泛关注。
目前大多数的电纺研究都是利用溶液电纺进行的。
熔体电纺诞生较晚，关注和使用该法的人也相对较少，这主要是因为1.熔体电纺设备包含加热及控制装置，比溶液电纺设备复杂；2.熔体粘度比溶液的大很多，实现电纺所要求的电压要高很多，容易产生空气放电（击穿）现象；3.熔体电纺所要求的温度不仅高于聚合物的熔点，而且一般比普通加工温度还要高，容易使高分子原料产生热降解；4.熔体电纺所得纳米纤维的直径一般比溶液电纺的要高一个数量级。
但熔体电纺不需要溶剂，比溶液电纺环境友好、成本低、效率高，越来越受到国际科学界的重视，国内也有越来越多的科学家开始关注和研究熔体电纺。
虽然溶液电纺和熔体电纺这两种纺丝方式的基本原理是一样的，但下落过程中纤维的形成有明显区别：溶液电纺纤维是靠大量溶剂蒸发，剩下的溶质固化形成的；熔体电纺纤维是靠热量散失，高分子逐渐冷凝固化形成的。
因此这两种纺丝过程中纤维超分子结构（又称聚集态结构，是指大分子在空间的位置和排列的规整性，比如结晶和取向）的变化规律、环境因素对纤维运动规律的影响、纤维中高分子链的运动规律等都应该有明显不同。
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熔体纺丝相关书籍
摘要：
一、熔体纺丝的概述
二、熔体纺丝原理与技术
三、熔体纺丝的应用领域
四、熔体纺丝的发展趋势
五、熔体纺丝相关书籍推荐
正文：
熔体纺丝作为一种常见的材料加工工艺，在我国的研究与应用已取得了显著的成果。
本文将围绕熔体纺丝的概述、原理与技术、应用领域、发展趋势以及相关书籍进行介绍，以期为大家提供有益的参考。
一、熔体纺丝的概述
熔体纺丝是一种将高分子材料通过加热融化，然后通过喷丝头挤出，并在快速冷却的条件下形成纤维的过程。
这种工艺具有设备简单、生产效率高、成本低等优点，广泛应用于化纤、塑料、橡胶等材料的加工。
二、熔体纺丝原理与技术
熔体纺丝过程中，高分子材料在加热设备的作用下从固态转化为熔融态，然后通过喷丝头挤出形成细丝。
这些细丝在快速冷却的空气中凝固，形成纤维。
熔体纺丝技术的要点包括：加热设备的选型、喷丝头的设计、纺丝速度的控制、冷却条件的优化等。
三、熔体纺丝的应用领域
熔体纺丝技术在化纤、塑料、橡胶等行业具有广泛的应用。
通过改变高分子材料的种类、结构和性能，可以生产出不同用途的纤维，如聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维等。
这些纤维广泛应用于纺织、医疗、电子、航空航天等领域。
四、熔体纺丝的发展趋势
随着科技的进步，熔体纺丝技术也在不断革新。
未来的发展趋势包括：高效能设备的研发、新型材料的开发、生产过程的智能化、绿色生产等。
此外，纳米纤维、生物纤维等新型纤维的研发也将成为熔体纺丝领域的重要发展方向。
五、熔体纺丝相关书籍推荐
为了更好地了解熔体纺丝技术，这里推荐几本相关书籍：
1.《熔体纺丝技术》：本书详细介绍了熔体纺丝的原理、设备、工艺和应用，适合初学者阅读。
2.《高分子材料熔体纺丝》：本书从高分子材料的视角，深入分析了熔体纺丝的机理、技术和发展趋势，具有一定的学术价值。
3.《纳米纤维制备与熔体纺丝》：本书重点介绍了纳米纤维制备技术及其在熔体纺丝中的应用，对科研工作者具有较高的参考价值。
总之，熔体纺丝技术在材料加工领域具有重要意义，了解其原理、应用和发展趋势有助于我们更好地把握这一领域的动态。