[发明专利]利用X射线在线同步检测的熔融纺丝方法

说明书

技术领域

本发明属于纺织和微观结构领域，具体涉及一种利用X射线在线同步检测的熔融纺丝方法及纺丝机。

背景技术

材料的性能直接决定于其微观结构，故结构和性能之间的关系是材料科学的中心课题。控制聚合物成型加工过程中的微观结构成为实现高分子材料高性能化和功能化的重要手段。

小角散射（SAXS）和广角散射（WAXS）技术是研究聚合物材料多层次、多尺度结构的有效手段。原位在线研究，特别是对速度比较快的过程进行观测，需要高强度的X光光源，而传统的X射线光源强度低，样品信号累加时间过长，基本不可能实现原位实时观测。上海同步辐射光源小角散射站的高亮度、高分辨率及快速探测器系统，为原位实时的检测聚合物在加工过程中的结构转变提供了很好的研究平台。同步辐射技术具有高亮度和高光通量的特点，可大大缩短信号累加时间（秒量级），与在线装置相结合可以原位实时跟踪聚合物在不同条件下结构的动态变化。

随着上海同步辐射光源的建立和开放，原位X射线表征技术也得到迅速发展，主要是研究聚合物在不同外场条件下（包括温度场、剪切场和应力场等）微观结构的形成和转变过程。但是，高分子材料真正的成型加工过程与单一的外场作用还存在明显的区别。

目前常见的研究高分子材料熔融纺丝过程微观结构变化的方法是：纺丝结束后取下任意一段纤维，进行X射线测试，根据测试结果和理论模拟推导出纺丝过程中纤维微观结构形成过程，缺乏纺丝过程中纤维微观结构的实时测试结果，信息量少，并且，纺丝结束后，纤维会松弛，在放置的过程中，受到温度和湿度的影响，纤维的微观结构也会改变，测试到的数据不能准确的反映出纺丝过程中形成的纤维结构，所以通过这种离位研究的方式获得的纤维结构并不准确。

常见的一些纤维加工制造的方法设备如CN2187178公开的实用新型高速纺丝机、中国公开号CN2180652的实用新型柱塞式熔融纺丝机等，只能在普通环境下工作纺丝，不能及时的获得纤维结构变化情况，也没有加入观测微观结构的装置及适合观测微观结构变化的机构。

因此，迫切需要一种能够实时观测熔融纺丝过程中纤维微观结构变化的方法，以便掌握聚合物在加工过程中结构变化的规律，实现对其结构的调控，从而制备出具有理想结构和性能的纤维。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：通过搭建利用X射线在线同步检测的熔融纺丝机实现实时观测纺丝形成过程中微观结构的变化，通过升降台的上下移动，可收集纤维丝束上不同位置的X射线散射图，还可通过调节螺杆的转速和卷绕速度，捕捉到不同加工条件下纤维丝束的X射线散射图，从而得出最优的工艺参数，为聚合物熔融纺丝成型加工提供有力的技术支持，促进高性能纤维和功能纤维的开发。研究聚合物在熔融纺丝过程中，纤维微观结构的形成和演变过程，阐明纤维的结构与加工条件之间的关联，确定制备高性能纤维的加工工艺特点及关键技术，为纤维的成型加工提供指导，获得更为详实的纤维微观结构变化数据。

本发明的目的在于提供如下技术方案：

（1）利用X射线在线同步检测的熔融纺丝方法，其特征在于：该方法通过利用X射线在线同步检测的熔融纺丝机实现，

所述利用X射线在线同步检测的熔融纺丝机包括：

聚合物熔融装置，依次包含螺杆驱动电机5、螺杆齿轮减速装置4、加料斗1、螺杆和螺杆加热元件2，聚合物熔融装置安装于机架6上，并且通过螺杆挤压机固定顶丝7固定，机架6底部设置有滚轮，并且放置在升降机架台面8上，滚轮置于滚轮轨道内；

升降台，从上至下依次包含升降机架台面8、折叠升降支架9、升降机控制箱11和升降机可收放式固定支腿10,其中升降机架台面8设有与机架6上滚轮相对应的滚轮轨道及滚轮定位装置，升降台底部设置有轮子；

纺丝组件3，安装于螺杆挤出的出口处，其包含分配板、过滤网和喷丝板，熔融料经过纺丝组件3形成纤维丝束12，由喷丝板喷出；

X射线装置13，设置在X射线装置台面18上，所述的X射线装置用于发射X射线并照射在纤维丝束12上，获得纤维丝束12的X射线散射图；

导丝机构14，包含导丝钩和支撑杆，设置于卷绕机机箱15上；

卷绕机构，包含卷绕机横动及张力控制装置16、卷绕筒管和卷绕电机，其中卷绕筒管与卷绕电机相连，卷绕电机位于卷绕机机箱15内；

所述的利用X射线在线同步检测的熔融纺丝方法包括：