[發明專利]連續制備納米纖維膜的裝置

有效

• 申請號: 201110314014.7
• 申請日: 2011-10-17
• 公開（公告）號: CN103046145A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 孫志峰;荊彥超
• 申請（專利權）人: 三門峽興邦特種膜科技發展有限公司
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D04H1/728;B05D3/14;B05D7/14
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技術領域

本發明涉及一種在基底上制備薄膜的裝置，更具體地說，本發明涉及一種具有多噴頭恒壓供料系統的納米纖維膜的制備裝置。

背景技術

靜電紡絲又稱電紡，于1934年由美國人Formhals研究開發出來。靜電紡絲是指通過對聚合物溶液(或熔體)施加外加電場來制造聚合物纖維的紡絲技術。用靜電紡絲方法制得的纖維直徑可達納米級，相比于采用常規方法制得的纖維直徑小幾個數量級，且具有比表面積大、孔隙率高、孔徑小、長徑比大等優點。目前廣泛應用于導電纖維、生物醫用高分子等特殊功能材料領域；并且由于靜電紡絲納米纖維的獨特結構和優越特性，在生物醫用和納米級電子儀器領域具有廣闊和誘人的應用前景。因此靜電紡絲設備及其工藝的設計和開發功能化納米纖維是新興功能材料領域的研究熱點。

雖然各國科研工作者對靜電紡絲的基本理論、設備和應用進行了大量的研究，使靜電紡絲技術不斷發展完善；但是上述研究大都局限于高校的實驗室或科研機構的實驗室用設備。而且目前有關納米纖維形態和材料特性的基礎研究工作仍處于初期階段，系統化深入地研究靜電紡絲制備納米纖維的工藝非常迫切：一方面如何實現納米纖維尺度、導向和其他預期特征的控制和重復操作，仍是靜電紡絲生產納米纖維領域的主要難題；另一方面，對聚合物體系在靜電場中流體不穩定性進行精確描述是制備納米纖維的關鍵。

現有技術中的靜電紡技術一般都集中于單針頭靜電紡絲，該工藝獲得纖維的效率較低，產量小，無法達到工業化要求。而多頭噴射靜電紡技術不僅可以解決產量小的問題，還有望達到連續化生產和獲得大面積纖維網。但是現有技術中的多噴頭設備或為多頭固定掃描或為多頭沿著接受裝置做往復運動掃描，而以上兩種方式均不能制造出膜面薄厚均勻無厚薄相間的符合市場需求的納米纖維膜。無法實現靜電紡納米纖維膜的產業化應用。

中國專利申請CN02103350.1中記載了一種高分子纖維網制造裝置，所述的供料系統采用多噴頭的供料系統，但是所述多噴頭是固定不動的，通過該裝置制備的納米纖維膜均勻性較差，不能滿足實際需求。中國專利申請CN200910028078記載了一種自動靜電紡絲裝置，其采用的是單針頭的供料方式，生產效率低下，不適于規模化工業生產。

發明內容

為了克服現有技術的上述問題，特別是靜電紡絲設備制取納米纖維膜效率低下以及納米纖維膜不均勻的技術問題，本發明提供了一種連續制備納米纖維膜的裝置，本發明的連續制備納米纖維膜的裝置具有能夠循環運動的多噴頭恒壓供料系統，制備得到的納米纖維膜膜面厚薄均勻、膜厚度易調節、膜機械強度高、熱收縮率低、膜面無亮點。制備得到的納米纖維膜能夠直接作為鋰離子電池隔膜使用，解決了靜電紡絲法制取纖維膜橫向、縱向拉伸強度較小，穿刺強度也低的技術問題，加快了靜電紡絲法制取的納米纖維膜進入鋰電池行業的步伐，同時也大大提高了動力鋰電池的品質和可靠性。

為了解決上述技術問題，本發明采用了以下技術方案：

一種連續制備納米纖維膜的裝置，包括直流高壓電源、帶刻度高位料筒、旋轉儲料筒、供料泵、接絲輥、收料輥、其特征在于：多噴頭的噴頭組設置在能夠循環運動的傳動基座上；并且所述旋轉儲槽內液位恒定，槽圓周上各出料口的中心高度相同，由槽圓周上各出料口引至噴頭組各噴頭的料管長度、管徑相同。

優選地，所述裝置中位于接絲輥兩側，在能夠循環運動的傳動基座上分別設置有一組多噴頭的噴頭組。進而可以實現在基材的兩面同時連續鍍覆納米纖維膜。

優選地，所述裝置中恒壓供料儲槽同槽圓周上的料管能夠進行自轉；自轉的方向可以與旋轉儲料筒的旋轉方向相同或相反；優選地，自轉的方向與旋轉儲料筒的旋轉方向相反，如此，料液能夠混合得更加均勻，制備得到的納米纖維膜也更加均勻。

優選地，所述裝置中傳動基座為循環運動傳動輪，其通過循環運動驅動輪驅動，循環運動驅動輪連接有電機。

優選地，所述裝置中還具有熱風系統，能夠蒸發去除殘留在接絲輥上的溶劑。

優選地，所述裝置中還可以包括輝光放電裝置，用于對待鍍覆的金屬基材進行預處理；經過輝光放電預處理的金屬基材，能夠進一步獲得更加均勻的隔膜。

優選地，所述裝置中直流高壓電源的正高壓接在噴頭組的噴頭上，另一端接在接絲輥上，接絲輥接地。

優選地，所述接絲輥為不銹鋼鏡面接絲輥。