[實(shí)用新型]一種高壓氣流輔助噴頭自旋轉(zhuǎn)靜電紡絲裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320754393.6
• 申請(qǐng)日: 2013-11-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203583024U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張有忱;李小虎;李好義;丁玉梅;楊衛(wèi)民
• 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

本實(shí)用新型涉及一種高壓氣流輔助噴頭自旋轉(zhuǎn)靜電紡絲裝置，屬靜電紡絲領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚合物納米纖維及其復(fù)合材料由于優(yōu)異的高孔隙率、高比表面積、低密度、優(yōu)異延展性等優(yōu)點(diǎn)正受到科學(xué)界越來(lái)越多的關(guān)注。目前聚合物微納米纖維制備技術(shù)主要包括模板聚合法、相分離法、自組裝法和紡絲加工方法，其中紡絲加工法又包括熔噴法、靜電紡絲法、離心紡絲法、雙組分復(fù)合紡絲法等，不同的制備技術(shù)具有其自身優(yōu)勢(shì)和其相對(duì)局限性。

熔噴法是目前工業(yè)生產(chǎn)非織造材料的最常用的方法，是依靠高速、高溫氣流噴吹聚合物熔體使其得到迅速拉伸而制備超細(xì)纖維的一種方法。熔噴工藝由于具有工藝流程短，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)使其發(fā)展迅速，從七十年代以后便進(jìn)入民用市場(chǎng)開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)。但熔噴法紡絲其內(nèi)部熱流道復(fù)雜加之模頭的噴絲孔徑很小，極易導(dǎo)致紡絲過(guò)程中熔體堵塞，且紡絲纖維直徑大多為5微米左右，均為短纖維。

離心紡絲是一種將聚合物熔體借助高速旋轉(zhuǎn)的裝置所產(chǎn)生的離心力和剪切力由細(xì)孔甩出而制備超細(xì)纖維的傳統(tǒng)紡絲技術(shù)。離心紡絲裝置的特點(diǎn)在于它利用紡絲裝置旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力進(jìn)行紡絲，所制成的纖網(wǎng)不但均勻性好而且纖網(wǎng)的面密度也遠(yuǎn)高于低面密度的靜電紡纖網(wǎng),但它需要利用外力讓紡絲噴頭進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，紡絲過(guò)程中可變因素不易控制。

靜電紡絲法，其原料適用性廣、成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，被學(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣泛認(rèn)為是一種產(chǎn)業(yè)化制備微納米纖維的簡(jiǎn)單高效的方法，也是最有前景的工藝方法。其基本原理是，聚合物溶液或熔體在高壓靜電場(chǎng)力的作用下，在毛細(xì)管末端形成泰勒錐，進(jìn)而飛向接收裝置，溶液中的溶劑蒸發(fā)或熔體固化，最后在接收裝置上形成超細(xì)纖維。盡管靜電紡絲應(yīng)用前景廣闊，但由于溶液靜電紡絲大多使用針頭噴絲，產(chǎn)量極低，而熔體靜電紡絲目前所紡纖維直徑較粗及產(chǎn)業(yè)化困難，使得自身的發(fā)展均受到制約。

為了得到更好的紡絲纖維，一些研究學(xué)者嘗試將不同紡絲技術(shù)結(jié)合起來(lái)，如中國(guó)專利201010594117.9結(jié)合離心和靜電，利用金屬絲網(wǎng)旋轉(zhuǎn)將熔體甩出進(jìn)行紡絲，該專利存在熔體進(jìn)料至金屬絲網(wǎng)過(guò)程不均勻問(wèn)題。美國(guó)申請(qǐng)的國(guó)際專利WO2005/033381A2提出一種電吹法紡制透明質(zhì)酸纖維的裝置，將熔噴紡絲產(chǎn)量高和電紡纖維直徑細(xì)的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，雖然該裝置利用高壓氣流對(duì)溶液靜電紡絲進(jìn)行輔助，以利于溶液更快的流出，加快了紡絲纖維的效率，但它本身還是利用單根噴針，單位產(chǎn)量沒(méi)有質(zhì)的變化，其次它僅適用于溶液紡絲，可防種類有限。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型在保證紡絲纖維直徑細(xì)度的前提下，以提高紡絲產(chǎn)量為目標(biāo)，提出一種高壓氣流輔助下的自旋轉(zhuǎn)離心電紡裝置，將熔噴紡絲的高壓氣流原理與離心電紡裝置相結(jié)合，即解決了溶液電紡單噴針效率低的問(wèn)題，同時(shí)又克服了熔噴紡絲法纖維直徑粗、模頭加工難度大等缺點(diǎn)。該裝置采用拆裝式設(shè)計(jì)，通過(guò)噴頭的更換可實(shí)現(xiàn)裝置可維護(hù)性、維護(hù)費(fèi)用低。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種高壓氣流輔助噴頭自旋轉(zhuǎn)靜電紡絲裝置，包括進(jìn)料裝置、空壓機(jī)、紡絲噴頭、電極板、高壓靜電發(fā)生器、鋪網(wǎng)帶、熱軋輥、抽風(fēng)系統(tǒng)和接收裝置，空壓機(jī)通過(guò)氣體流量調(diào)節(jié)閥與紡絲噴頭氣流道連接，進(jìn)料裝置通過(guò)溶液流量調(diào)節(jié)閥與進(jìn)料流道相連，鋪網(wǎng)帶安裝于紡絲噴頭正下方，電極板緊貼鋪網(wǎng)帶上表面，接高壓靜電發(fā)生器，為了利于抽風(fēng)系統(tǒng)的正常工作，電極板采用網(wǎng)孔均布結(jié)構(gòu)，目數(shù)20-500目，抽風(fēng)系統(tǒng)處于電極板正下方。

本實(shí)用新型一種高壓氣流輔助噴頭自旋轉(zhuǎn)靜電紡絲裝置，其中紡絲噴頭包括用于調(diào)節(jié)溶液流量的調(diào)節(jié)閥及控制氣體流速的氣體調(diào)節(jié)閥、紡絲噴頭主體、旋轉(zhuǎn)體、溶液紡絲旋轉(zhuǎn)噴嘴、引導(dǎo)氣體流向的噴頭氣帽和進(jìn)料流道。為實(shí)現(xiàn)裝置可維護(hù)性，噴頭采用可拆裝式設(shè)計(jì)，溶液紡絲旋轉(zhuǎn)噴嘴與旋轉(zhuǎn)體下腔及旋轉(zhuǎn)體上腔與噴頭主體之間均通過(guò)螺紋連接，旋轉(zhuǎn)體上腔和下腔為兩部分，可實(shí)現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)，噴頭氣帽與噴頭主體通過(guò)螺紋連接，噴頭氣帽內(nèi)壁與紡絲旋轉(zhuǎn)噴嘴外壁配合形成向外擴(kuò)散的環(huán)形氣流道。

本實(shí)用新型一種高壓氣流輔助噴頭自旋轉(zhuǎn)靜電紡絲裝置，其中溶液紡絲旋轉(zhuǎn)噴嘴為錐形夾層式，夾層內(nèi)部采用漩渦流道結(jié)構(gòu)，可在液體離心力作用下實(shí)現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)。

本實(shí)用新型一種高壓氣流輔助噴頭自旋轉(zhuǎn)靜電紡絲裝置，噴頭氣帽為獨(dú)立設(shè)計(jì)，與噴頭主體通過(guò)螺紋連接，并與紡絲旋轉(zhuǎn)噴嘴配合形成向外擴(kuò)散的環(huán)形氣流道。

本實(shí)用新型一種高壓氣流輔助噴頭自旋轉(zhuǎn)靜電紡絲裝置，結(jié)合了熔噴紡絲法、離心紡絲法和靜電紡絲法，同時(shí)確保了紡絲質(zhì)量和紡絲效率，裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，可隨時(shí)更換紡絲噴頭以進(jìn)行維護(hù)，滿足更廣闊的市場(chǎng)需求。

附圖說(shuō)明