[實用新型]一種連續生產納米纖維膜的裝置

有效

• 申請號: 200920152165.5
• 申請日: 2009-04-28
• 公開（公告）號: CN201588067U
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 劉鋼;劉冉
• 申請（專利權）人: 劉鋼
• 主分類號: D04H3/00
• 分類號: D04H3/00;D01D5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種靜電紡絲制膜裝置，一種連續生產納米纖維膜的裝置，能將高分子溶液連續制成納米纖維膜。

技術背景

在專利號為200720103321.x中提供一種制備納米纖維膜的裝置，由于靜電場的干擾，單位時間內電紡量少達不到所需要的厚度，因此該裝置不能用于連續制膜。實現連續制膜必須增大單位時間內電紡量，為此在上一專利(申請號為200710000533.X)中介紹了一種高分子溶液制備納米纖維膜的方法和實施該方法的設備。由于該裝置中采用了雙層結構圓筒噴頭，單位時間內電紡量有很大的增加且可連續制膜。但是由于噴頭的缺陷，帶來電紡過程不十分穩定。同時由于收卷裝置上的缺陷，對于較薄的產品膜不易收卷成平整的卷軸。

發明的內容

為了克服上述缺點，本實用新型對雙層結構圓筒噴頭和收卷裝置進行改進，提出一種靜電紡絲制膜裝置，一種連續生產納米纖維膜裝置。該裝置包括直流高壓電源、供液系統、雙層結構圓筒噴頭組成的噴頭組、接絲系統、收卷系統、恒溫系統、溶劑回收系統。雙層結構圓筒噴頭其特點在于內層小圓筒一端大約有1/3是實心圓柱體。在實心圓柱體頂端挖去一個60度圓錐體，成為喇叭型雙層結構圓筒噴頭，便于形成尖銳的邊緣電場分布。內層小圓筒空心部分在靠近實心處筒壁有兩個對稱小孔與外層圓筒相通，其頂端與外層圓筒頂端緊密相連，可以任意拆卸。接絲系統，由直徑為400mm長為1000mm的接絲輥構成。收卷系統由導向輥和直徑為100mm的收卷輥組成。如果膜從接絲輥到收卷輥距離過長，較薄的產品膜在收卷時不易形成平整的卷軸。因此，接絲輥到收卷輥中心距離500mm左右。收卷輥相對接絲輥以4∶1的轉速同步運轉，在傳動機構和收卷輥之間設計一個摩擦輪，以便調節膜的張力。噴頭組、接絲系統、收卷系統置于一個恒溫箱中。由恒溫箱、溫控系統和加熱系統組成恒溫系統。為了方便操作和觀察，恒溫箱設計為一個長1700mm寬1500mm高1200mm的雙層玻璃罩，四面開門，底層和頂層為木板或塑料板。底層開有通風口，便于提供熱源。頂層開有直徑為100mm的通風口，連接到溶劑回收系統。供液系統由供液泵和管道組成，供液泵可以是蠕動泵或其它微型泵。

附圖說明

圖1為示意地顯示了本發明裝置的橫截面圖，圖中標1為噴頭組；2為接絲輥；3為導向輥；4為收卷輥；5為恒溫箱；6為恒溫箱底層通風口；7為恒溫箱頂層通風口。

圖2為喇叭型雙層結構圓筒噴頭剖面圖。

具體實施方式

采用本實用新型提供的連續生產納米纖維膜的裝置，以適當的高分子溶液制備納米纖維膜。其過程是用供液泵將高分子溶液也稱電紡液送向噴頭組1，再由噴頭流出。當噴頭與接絲輥2之間形成高電場時，電紡液在喇叭型雙層結構圓筒噴頭頂端形成多個泰勒錐體。由于電場的作用，每個錐體分裂成若干細流，流向接絲輥。同時溶劑揮發高分子固化成纖維，在接絲輥上成膜。控制接絲輥轉速，使接受的膜達到需要的厚度。將膜從接絲輥上剝離，繞過導向輥3達到收卷輥4。膜從接絲輥上不斷地剝離，連續平整地在收卷輥上成卷。

實例

以3F公司牌號904的聚偏氟乙烯(PVDF)為電紡材料，以二甲基甲酰胺(DMF)為溶劑，丙酮為調節劑。以DMF∶丙酮＝7∶3(V/V)的混和溶劑，配制PVDF含量為8％或10％的電紡液。采用本實用新型提供的制膜裝置，進行制備納米纖維膜。將電紡液用泵輸送至噴頭組1。然后電紡液經過喇叭型雙層結構圓筒噴頭的內層小圓筒，到達外層圓筒從頂端流出。直流高壓電源的高壓端與噴頭組1相連，另一端接地，同時接絲輥2也與地端相連。調節高壓輸出在20000～30000伏，噴頭與接絲輥間距調節在180mm左右，電紡溫度控制在30～45℃。從噴頭流出的電紡液，在電場作用下分裂成若干細液柱。溶劑揮發高分子凝固形成直徑在40～2000nm的纖維，在接絲輥上形成非織造布，稱為納米纖維膜。調節接絲輥的轉速，可以得到10～50μm不同厚度的納米纖維膜。將膜從接絲輥上剝離，繞過導向輥3達到收卷輥4。膜從接絲輥上不斷地剝離，連續平整地在收卷輥上成卷。改變DMF與丙酮的比例和電紡溫度，可以得到40～80％不同孔隙率的納米纖維膜。

工業實用性

本實用新型提供的連續生產納米纖維膜的裝置，適合于工業上連續生產各種類型的納米纖維膜。可用于鋰電池隔膜；燃料電池隔膜；水處理膜；濾芯材料；防護用品等。