[發明專利]一種新型離心熔體靜電紡絲裝置

有效

• 申請號: 201310167583.2
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN103215666A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 劉勇;王昭春;向偉;陳文聰;邢長民;劉月星;王克儉;陳國華;李松年
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D5/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型離心熔體靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領域。

背景技術

隨著納米技術的迅速發展，靜電紡絲作為一種直接制備納米纖維的方法和技術得到越來越多的重視和研究。靜電紡絲包括溶液靜電紡絲和熔體靜電紡絲兩類。在溶液靜電紡絲中，由于紡絲溶液濃度很小，其中的溶劑需要揮發掉，因此溶液靜電紡絲的效率比熔體靜電紡絲的低，但熔體靜電紡絲所得纖維直徑較大，一般為微米級，為了得到納米級的纖維，研究者們通過增大電場力、升高紡絲溫度、吹風等一系列的措施來獲得納米級纖維，但取得的成果并不太令人滿意。

本發明是一種新型的離心熔體靜電紡絲裝置。它利用高壓電場力和離心力的雙重作用對高聚物熔體進行紡絲。這種新型的技術，不僅能夠紡出直徑可達納米級的纖維，而且可以提高生產效率，得到大片的紡絲纖維膜。

發明內容

本發明提出了一種新型離心熔體靜電紡絲裝置，除了原理上利用靜電力和離心力之外，在紡絲裝置方面也做了新的設計。

整套紡絲裝置包括支撐和動力系統、供料和溫控系統、紡絲噴射器和收集系統。其中支撐和動力系統中支撐板（1）支撐工作臺（2）和收集筒（3），電動機（13）提供動力，帶動轉軸（12）高速旋轉。供料和溫控系統的供料部分結構上由兩個同心的圓筒體組成。在外圈的圓筒體厚壁上均勻分布了八個小圓孔用于放置加熱棒（6），為本裝置物料進行加熱。內外筒體之間的空隙是加料室（9）。在加熱時，加料室（9）內的物料熔融成為熔體。內圈圓筒體內放置非接觸式紅外熱電偶（8），隨時感應加料室（9）內部熔體的溫度，并通過溫控器（14）控制加熱棒是否加熱，整個供料部分懸掛在懸臂梁（7）上并可以前后傾斜以補充物料。加料室（9）底部有閥門（10），正對噴腔（5）的入口。金屬的紡絲噴射器由噴腔（5）和噴嘴(11)組成，不少于兩層，可實現多層紡絲，大大提高紡絲效率。噴腔（5）中心為敞開式圓筒，內置紅外熱電偶（8）并與溫控器（14）連接。噴嘴（11）尖端孔的直徑小于0.5毫米。工作臺（2）是由不導電的非金屬材料做成，工作臺（2）上有與溫控器（14）連接的電熱板（4），可以輻射加熱噴射器。噴射器下底面為黑色，以吸收輻射熱。在工作臺（2）的外側開一定間隔距離的中心放射狀槽，將尾部有螺紋的金屬收集筒（3）放置在槽中，用螺母固定，方便調節噴嘴（11）和收集筒（3）之間的距離。收集筒的筒壁可以折疊以方便調整內徑，也可以用金屬線做成。

本發明利用高壓電場力和高速離心力的共同作用，使高分子熔體紡出納米級超細纖維。通過向加料室內間斷補充物料可以實現整個裝置的連續紡絲。關閉加熱功能可以進行常溫溶液離心靜電紡絲。多層噴嘴不但大大提高紡絲效率并且可以獲得一定寬度的纖維膜，有利于實現工業化生產。

附圖說明

圖1是本發明一種新型離心熔體靜電紡絲裝置的示意圖

圖2是本發明供料部分的示意圖。

圖中：1-支撐板，2-工作臺，3-收集筒，4-電熱板，5-噴腔，6-加熱棒，7-懸臂梁，8-紅外熱電偶，9-加料室，10-閥門，?11-噴嘴，12-轉軸，13-電動機，14-溫控器。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳細闡述。

實施例一

???圖1和圖2中，調整噴嘴（11）和收集筒（3）之間的距離為17厘米，在加料室（9）中放入30克的聚丙烯。開啟加熱棒（6）和電熱板（4）的電源，當加料室（9）和噴腔（5）的溫度均達到230°C時，保溫10分鐘，然后打開閥門（10），將聚丙烯熔體流到噴腔（5）中，在噴嘴（11）和收集筒（3）之間加上20KV的電壓，電機（13）的轉速從0逐漸調整到13000轉/分，由高速旋轉的紡絲噴腔（5）將熔體紡出，落在收集筒（3）上。紡絲結束后，關閉電源，收集所紡的絲，經過測量，纖維直徑為200-600納米。