熔喷超细纤维非织造成型机理的研究

熔喷技术是利用高温高速气流拉伸聚合物熔体直接制备超细纤维非织造布的一种重要方法。熔喷设备的宽幅化和熔喷纤维的纳米化是目前熔喷技术发展的两个最重要趋势。本项目拟对宽幅、纳米熔喷非织造技术的相关成型理论进行研究，具体来说就是（1）对熔喷多衣架型模头中聚合物熔体流动进行三维数值模拟，探明其中聚合物流动的实质和影响流动分配均匀性的主要因素，实现对多衣架型模头的优化设计，为宽幅熔喷设备的设计奠定理论基础。（2）建立适用于纳米熔喷纤维的聚合物在高速高温气流场中拉伸的力学模型，实现对熔喷拉伸过程的计算机模拟，研究影响纤维细度的因素，探明熔喷拉细成纤的机理，为实现纳米熔喷非织造材料提供理论基础。（3）从理论和实验两方面研究探索在熔喷工艺中引入附加扰动使纤维纤度进一步细化的可能性，以期形成一种新的纳米熔喷成纤技术。研究成果将为完整的熔喷成型理论的建立以及国产熔喷设备总体水平的提高做出实质性贡献。

熔喷技术是利用高温高速气流拉伸聚合物熔体直接制备超细纤维非织造布的一种重要方法。熔喷设备的宽幅化和熔喷纤维的纳米化是目前熔喷技术发展的两个最重要趋势。本项目对宽幅、纳米熔喷非织造技术的相关成型理论进行研究，提出一种熔喷多衣架型分配模头，并建立了一种基于三维数值模拟和遗传算法的衣架型模头优化设计方法，实现了多衣架型模头的分配均匀性优化设计，为宽幅熔喷设备的设计奠定了理论基础；通过对熔喷喷射气流场进行数值模拟和热线风速仪实验验证，揭示了狭槽形熔喷喷射气流场的射流流动的一般规律；建立了考虑纤维粘弹性、易弯曲性以及外界扰动影响的熔喷纺丝三维拉伸模型，实现了对熔喷纺丝过程的动态模拟，探明了熔喷拉细成纤的机理；通过引入二次气流扰动实现了纳米熔喷纤维的纺制。基于本项目研究内容项目组共在国外期刊发表SCI论文9篇，申请国家发明专利3项，获省部级科技进步二等奖1项，培养博士生3名，硕士生3名。