[發(fā)明專利]一種金屬網(wǎng)帶式熔體靜電紡絲裝置及工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310444462.8
• 申請(qǐng)日: 2013-09-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103469319A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊衛(wèi)民;李好義;李小虎;陳宏波;焦志偉;鑒冉冉;丁玉梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): D01D5/00
• 分類號(hào): D01D5/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬網(wǎng)帶式熔體靜電紡絲裝置及工藝，屬靜電紡絲領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

當(dāng)前制備納米纖維的方法很多，其中紡絲法主要有熔噴法、靜電紡絲法、離心紡絲法、拉伸法和雙組分復(fù)合紡絲法，各方法均有優(yōu)缺點(diǎn)。熔噴法的主要原理是利用高速熱氣流對(duì)聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行牽伸，其作為紡絲最成熟的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)之一，具有很高的紡絲效率，但其制備纖維直徑較粗，一般為2-5μm，且不能紡制連續(xù)長(zhǎng)纖維；靜電紡絲作為制備納米纖維最具前景的工藝方法，是利用高壓靜電力對(duì)聚合物溶液或熔體進(jìn)行拉伸，雖然其溶液靜電紡絲制備的纖維可達(dá)十幾到幾百納米，但其溶劑揮發(fā)易造成環(huán)境污染且紡絲產(chǎn)量很低，而熔體靜電紡絲方法克服了溶液靜電紡絲方法溶劑揮發(fā)、某些材料找不到合適溶劑等問(wèn)題。然而由于該法制備的纖維直徑相對(duì)溶液靜電紡絲制備的纖維較粗，研究進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展緩慢。?

無(wú)論是熔噴技術(shù)還是靜電紡絲技術(shù)，研究人員從未停止過(guò)技術(shù)的研發(fā)和改進(jìn)，但多數(shù)都是對(duì)原裝置的不斷改進(jìn)，始終無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。捷克的“納米蜘蛛”（PCT/CZ2004/000056）采用輥筒式噴絲，解決了針頭式噴頭堵塞及產(chǎn)量低等問(wèn)題，一定程度上滿足了部分產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化需求，但其紡絲裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對(duì)紡絲工藝要求很高，且無(wú)法避免有機(jī)溶劑揮發(fā)等根本性問(wèn)題。為此科研工作者嘗試很多新的思路，將不同工藝相結(jié)合，中國(guó)專利（專利號(hào)：201310147463.6）將離心紡絲裝置與電場(chǎng)結(jié)合，但該裝置只是電場(chǎng)與離心裝置的簡(jiǎn)單附加。美國(guó)專利（專利號(hào)US2004/030901）將熔噴與溶液靜電紡?絲相結(jié)合，利用高速氣流對(duì)溶液靜電紡絲進(jìn)行輔助，該裝置可在熔噴紡絲和靜電紡絲條件下單獨(dú)工作，適應(yīng)更多的工作條件，但它還是以單根針頭為噴頭主體，且只適用于溶液。?

如何突破常規(guī)思路，將不同的工藝相結(jié)合以達(dá)到最佳的紡絲效果是一個(gè)難點(diǎn)，本發(fā)明將利用網(wǎng)帶上的輔助氣流實(shí)現(xiàn)自由表面熔體凸起的產(chǎn)生，從而通過(guò)靜電紡絲原理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)熔體靜電紡絲的無(wú)噴針式紡絲，采用了更加簡(jiǎn)單的無(wú)噴頭式設(shè)計(jì)，形成一種新型無(wú)噴頭式熔體靜電紡絲批量化生產(chǎn)裝置，為技術(shù)的創(chuàng)新開(kāi)辟了新思路。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明一種金屬網(wǎng)帶式熔體靜電紡絲裝置及工藝，通過(guò)寬幅膜或者板機(jī)頭直接涂覆均勻薄層熔體至金屬網(wǎng)帶表面，熔體在輔助氣流的擾動(dòng)下在每個(gè)細(xì)網(wǎng)孔上形成凸起，并在較低的高壓電場(chǎng)力牽伸下形成射流，并固化成絲沉積在接收裝置上，該裝置及方法避免了傳統(tǒng)毛細(xì)管式紡絲法的難加工、易堵塞的難題，同時(shí)避免了無(wú)噴針滾筒式溶液靜電紡絲超高電壓的危險(xiǎn)和局限，使得熱塑性聚合物的超細(xì)纖維連續(xù)批量化熔體靜電紡絲成為現(xiàn)實(shí)，為我國(guó)聚合物超細(xì)纖維工業(yè)提供發(fā)展動(dòng)力。?

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種金屬網(wǎng)帶式熔體靜電紡絲裝置，主要包括擠出機(jī)、濾網(wǎng)、熔體計(jì)量泵、進(jìn)料機(jī)頭、紅外加熱器、氣刀、氣流調(diào)節(jié)閥、空壓機(jī)、金屬網(wǎng)帶、帶孔電極板、高壓靜電發(fā)生器、鋪網(wǎng)帶、抽風(fēng)箱、抽風(fēng)機(jī)、熱軋裝置、收卷裝置，擠出機(jī)與熔體計(jì)量泵之間安置過(guò)濾網(wǎng)，熔體計(jì)量泵與進(jìn)料機(jī)頭相連，金屬網(wǎng)帶置于進(jìn)料機(jī)頭下方，其左端與進(jìn)料機(jī)頭位置對(duì)應(yīng)，紅外加熱器和氣刀均安置于金屬網(wǎng)帶內(nèi)部并緊貼上層金屬網(wǎng)帶，多?個(gè)氣刀在金屬網(wǎng)帶后半段平行均布排列，并分別通過(guò)氣流調(diào)節(jié)閥與空壓機(jī)氣流出口相連，鋪網(wǎng)帶在金屬網(wǎng)帶上方并正對(duì)于氣刀，帶孔電極板在鋪網(wǎng)帶內(nèi)部并緊貼其下表面，帶孔電極板與高壓靜電發(fā)生器高壓輸出端子相連，抽風(fēng)箱緊挨電極板上部，通過(guò)調(diào)節(jié)閥與抽風(fēng)機(jī)連接。?

本發(fā)明一種金屬網(wǎng)帶式熔體靜電紡絲裝置，其中金屬網(wǎng)帶采用網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其目數(shù)一般在10-300目，材質(zhì)為金屬材質(zhì)，金屬網(wǎng)帶接大地，可以是銅、鐵、銀等良導(dǎo)體，當(dāng)氣流吹送到網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的空隙處，利于覆蓋在其上的熔體形成熔體凸起，從而降低了紡絲電壓閾值。?

本發(fā)明一種金屬網(wǎng)帶式熔體靜電紡絲裝置，其中氣刀由一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立氣刀平行排列組成，氣刀在金屬網(wǎng)帶后半段均布排列，每個(gè)氣刀平行間距50-400mm，氣刀同進(jìn)料機(jī)頭水平間距大于100-200mm，防止進(jìn)料機(jī)頭對(duì)電場(chǎng)的干擾，通過(guò)氣流調(diào)節(jié)閥分別調(diào)節(jié)各氣刀氣流大小，氣流速度在1-100m/s可調(diào)。?

本發(fā)明一種金屬網(wǎng)帶式熔體靜電紡絲裝置，進(jìn)料機(jī)頭可以通過(guò)連接擠出機(jī)、濾網(wǎng)、熔體泵連續(xù)擠出聚合物熔體層至金屬網(wǎng)帶，這種情況下，進(jìn)料機(jī)頭可以是衣架型或其他用于寬幅板材或?qū)挿D出機(jī)頭的形式。?