[發明專利]一種新型的聚合物熔體靜電紡絲裝置

無效

• 申請號: 200910238434.4
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN102071477A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 劉勇;郝明鳳;丁玉梅;楊衛民
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種靜電紡絲裝置，適合于熱塑性聚合物熔體的靜電紡絲。

背景技術

靜電紡絲又稱電紡，從其發現到現在已有將近100年的歷史。早在1934年Anton?Fomhals就已經在專利中報道了高壓靜電場紡絲，然而直到1993年，這一技術才被定義為靜電紡絲技術。近些年來，隨著納米科技的升溫，靜電紡絲技術已成為當今最熱門的研究領域之一。目前已有三十多種聚合物成功通過靜電紡絲的方法制得超細的纖維，最細的纖維直徑可以達到幾十納米。靜電紡絲的原理可簡述為，在高壓靜電場下，聚合物溶液或熔體在電場力的作用下，從毛細管末端形成細流飛向接收裝置，細流在到達接收裝置前產生高度的拉抻，溶液的溶劑蒸發或熔體固化，最后在接收裝置上形成超細的纖維。目前關于熔體靜電紡絲的研究不是很多，對于已有的專利(申請號：2007201900366)采用一段式的加熱方式，用普通的電加熱圈進行加熱，加熱效率低，并且，在原有裝置中，噴頭距離加熱圈有一段的距離。在紡絲時，物料需要在空氣中流經一個噴頭的距離，物料在此過程中會受空氣冷卻而引起溫度的降低，因此只能提高料筒的溫度才能保證順利紡絲，而一般聚合物在高溫下會降解，溫度越高降解越嚴重。

發明內容

本發明的目的是提供一種可有效減少聚合物降解的適用于聚合物熔體的高效率靜電紡絲裝置。本發明通過對原有熔體靜電紡絲的改進，采用了電磁加熱圈、分段式加熱、內置的高粘度噴頭和噴嘴，使裝置能夠有效地減少物料在熔融至紡絲過程中的熱降解，并且，極大地提高了紡絲效率。

本發明提供的一種新型的聚合物熔體靜電紡絲裝置，采用了由接收裝置、噴嘴、高粘度噴頭、加熱裝置、料筒、活塞軸、端蓋、溫度傳感器、高壓靜電發生器等組成的熔體靜電紡絲裝置。其中，電磁加熱圈為加熱裝置，包括下電磁加熱圈和上電磁加熱圈，可分別進行溫度設定與加熱。采用熔體流過截面為凹面的新型高粘度液體的紡絲噴頭(專利申請號：200920223063.8)，并且，整個高粘度液體紡絲噴頭和噴嘴都內嵌于料筒內部，噴嘴與料筒直接通過螺紋連接在一起，兩者也可通過在圓周方向均布的螺釘連接。噴嘴上開有便于拆卸的圓孔，噴嘴與噴頭采取錐面緊配合，在噴頭錐面處與噴嘴間留有足夠的間隙，保證物料均勻的分布在噴頭錐體上。物料通過噴嘴與噴頭間的間隙流出，噴嘴通過引出導線與大地相接。接收裝置位于噴嘴的正下方且連接高壓靜電發生器的正極輸出端，高壓靜電發生器的另一電極接地。用于加熱聚合物熔體的電磁加熱圈包覆在料筒表面，分上下兩端，分別進行溫度的設定和控制，溫度傳感器與料筒采用螺紋連接。端蓋與活塞軸采用螺紋連接，或兩者加工成一體。活塞軸可在料筒內上下往復運動。本發明中加熱裝置也可以為三段或多段。

本發明采用分段式加熱裝置，上段溫度較低，可對物料進行預熱，下段溫度較高，使物料在整個料筒內被逐步的加熱，并且，物料只會在料筒末端小段空間內受到強熱，有效防止物料的受熱降解。在本發明中，采用電磁加熱，大大縮短了物料的加熱時間，提高了紡絲效率，也減少了聚合物熱降解的時間。在本發明中，采用內置式的新型高粘度液體的紡絲噴頭和噴嘴，大大降低噴嘴及噴頭暴露在空氣中的面積，使達到預設溫度的熔體有較小的熱量損失，在較低溫度下即可紡絲，避免了熔體溫度過高，也有利于降低聚合物的熱降解。在本發明中，采用一種高粘度液體的靜電紡絲噴頭，其熔體流過截面為凹面，有效增大了熔體流過的截面積，在紡絲過程中使短時間內熔融塑化好的物料，可以迅速聚集在紡絲錐體上，降低了熔體的臨界紡絲粘度，并且提高了紡絲的效率。由于本發明采用了高速的加熱方式與高效率的噴頭，所以足夠的電場力是必須的，因此在本發明中，采用最高可達100KV的高壓直流電源，通過施加高倍的電壓，使迅速聚集在噴絲錐體上的熔體，可以及時地被拉伸成絲，落到收集板上。本發明提出的用于熔體的靜電紡絲裝置由于解決了以上問題，因而與以往靜電紡絲裝置相比具有更好的減少熔體降解和極大的提高紡絲效率的優點。

本發明適合于聚合物熔體的靜電紡絲，紡絲原料可以是聚合物顆粒料或粉料或切片或熔體。接收裝置可以采取多種形式如導電平板、導電網和卷筒。高壓靜電發生器的輸出極為正極。

附圖說明

圖1是一種新型的聚合物熔體靜電紡絲裝置的示意圖

圖中：1-接收裝置2-高壓靜電發生器3-高粘度液體紡絲噴頭4-噴嘴5-下電磁加熱圈6-溫度傳感器7-料筒8-上電磁加熱圈9-端蓋10-活塞軸

具體實施方式