[發明專利]一種利用爬桿效應促進高黏度聚合物熔體靜電紡絲的裝置

有效

• 申請號: 201010125099.X
• 申請日: 2010-03-16
• 公開（公告）號: CN102191568A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 楊衛民;劉勇;李好義;何雪濤;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于高黏度聚合物熔體的靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領域。

背景技術

1944年Walsenburg在英國倫敦帝國學院公開表演了一個十分有趣的實驗，在一只有黏彈性流體(非牛頓流體的一種)的燒杯里旋轉一實驗桿。對于牛頓流體，由于離心力的作用，液面將呈凹形；而對于粘彈性流體，卻向杯中心運動，并沿桿向上爬，液面變成凸形，甚至在試驗桿的旋轉速度很低時，也可以觀察到這一現象，這就是著名的爬桿效應。

熔體靜電紡絲的基本原理是熔體通過噴絲孔后在高壓靜電場的作用下逐漸發生形變，當電場力大于熔體的表面張力時，噴絲孔末端的熔體就會掙脫其表面形成高速的熔體噴射流飛向接收板，最終形成超細纖維。

對于工業上常用的典型材料如聚丙烯、聚乙烯，用熔體靜電紡絲法均能順利紡制出超細纖維，但對于黏度較大、分解溫度較低的材料如聚乳酸(PLA)、聚己內酯，在熔體靜電紡絲時很容易因紡絲溫度高而產生熱降解，這就要求一種可以在較低溫度下使得高黏度熔體能連續不斷地聚集到噴嘴口的方法及裝置。

發明內容

本發明目的是提出利用爬桿效應促進高黏度聚合物熔體進行靜電紡絲的裝置，通過增加轉針機構，在較低溫度下實現高黏度聚合物的紡絲，尤其是解決那些在高溫下才能達到適當流動性且易高溫降解的高聚物的紡絲難題。

本發明的技術方案是，一種利用爬桿效應促進高黏度聚合物熔體靜電紡絲的裝置，主要包括接收裝置、溫度傳感器、彎料筒、直料筒、加熱圈、活塞軸、端蓋、加壓裝置、電機架、電機、轉針、密封圈、紡絲頭、高壓靜電發生器組成；接收裝置位于紡絲頭正下方，接收裝置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；紡絲頭與彎料筒內的熔體物料通道出口采取錐面緊配合，紡絲頭通過引出導線接地；直料筒與彎料筒通過螺栓連接或加工成一體；用于加熱聚合物熔體的電加熱圈包覆在直料筒和彎料筒表面；溫度傳感器與直料筒和彎料筒采用螺紋連接；端蓋與活塞軸采用螺紋連接，或兩者加工成一體；活塞軸可在直料筒內上下往復運動；加壓裝置放在端蓋正上方，壓力可調；轉針和電機通過聯軸器或直接連接；轉針在電機的帶動下完成順時針或逆時針的旋轉運動，根據爬桿效應，熔體會向著開放端(紡絲頭方向)爬行；電機可以調節速度，對于不同材料不同溫度的熔體提供不同的轉速，以達到不同的攀爬效果；電機支架固定在直料筒或彎料筒上，用來固定電機；密封圈位于轉針和彎料筒筒壁之間，用來防止熔體從轉針和彎料筒筒壁間流出；直料筒和彎料筒的下端安裝溫度傳感器。

本發明適合于一種高黏度熔體進行靜電紡絲，尤其適合于高溫易降解的高黏度聚合物進行靜電紡絲。聚合物可以是熔體流動速率小于10g/min的高聚物或合金聚合物。紡絲原料可以是聚合物顆粒料、粉料、料棒、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、卷筒等。紡絲頭采用金屬等導電材料制成。加壓裝置可以通過加砝碼的方式施壓或采用閉環控制的微量推進器施壓。對于高溫下才達到適當流動性且易高溫降解的高聚物，采用本發明可以有效減少高聚物降解并節約能源。

附圖說明

圖1是本發明一種利用爬桿效應促進高黏度聚合物熔體靜電紡絲的裝置的示意圖。

圖中1-接收裝置；2-溫度傳感器；3-彎料筒；4-直料筒；5-加熱圈；6-活塞軸；7-端蓋；8-加壓裝置；9-電機架；10-電機；11-轉針；12-密封圈；13-紡絲頭；14-高壓靜電發生器。

具體實施方式