[發(fā)明專利]一種巡線式成膜均化靜電紡絲裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010716922.8
• 申請(qǐng)日: 2020-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN111778571A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安瑛;王軍;李好義;陳明軍;李習(xí)標(biāo);侯欽正;王曉輝;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;D04H1/4382;D04H1/728
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種巡線式成膜均化靜電紡絲裝置，由狹縫裝置、靜電發(fā)生器組、電場(chǎng)激發(fā)裝置組成，電場(chǎng)激發(fā)裝置位于狹縫裝置下方，二者間留有適當(dāng)?shù)木嚯x確保射流在落到無紡布前固化成纖，靜電發(fā)生器組分別與狹縫裝置的風(fēng)刀和電場(chǎng)激發(fā)裝置的螺旋狀電場(chǎng)激發(fā)器相接。本發(fā)明通過螺旋狀電場(chǎng)激發(fā)器與靜電發(fā)生器B相連接在狹縫式紡絲噴頭與激發(fā)器之間形成高壓靜電場(chǎng)，通過激發(fā)器繞軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變周圍三維空間電場(chǎng)分布，不斷改變泰勒錐所在位置，進(jìn)而改變射流在無紡布上的落點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)纖維鋪網(wǎng)均勻的目的；熔膜形成板、風(fēng)刀、螺旋狀電場(chǎng)激發(fā)器三者形成的兩級(jí)電場(chǎng)，利用尖端效應(yīng)使泰勒錐數(shù)量增多；壓縮氣流被一級(jí)電場(chǎng)電離形成帶負(fù)電的氣體分子，實(shí)現(xiàn)纖維細(xì)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種巡線式成膜均化靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領(lǐng)域。

背景技術(shù)

納米纖維由于具有較高的比表面積和孔隙率，是能源環(huán)保、組織工程、油水過濾等領(lǐng)域迫切需求的材料，熔體法靜電紡絲技術(shù)是一種可實(shí)現(xiàn)納米纖維綠色、安全、連續(xù)制備的有效方法。傳統(tǒng)熔體靜電紡絲技術(shù)采用陣列噴頭的手段實(shí)現(xiàn)納米纖維的批量制備。陣列噴頭之間具有較強(qiáng)的電場(chǎng)干擾，各噴頭產(chǎn)生的射流被強(qiáng)制束縛在自身噴頭與電極之間的空間內(nèi)，難以穿越到其他噴頭與電極板形成的電場(chǎng)空間，最終導(dǎo)致納米纖維膜均勻性較差，同時(shí)生產(chǎn)效率不高、纖維直徑較粗等問題，限制了熔體靜電紡絲納米纖維在電池隔膜、高端過濾等領(lǐng)域的應(yīng)用。

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了一種巡線式成膜均化靜電紡絲裝置，通過改變泰勒錐的位置影響射流在無紡布上的落點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)納米纖維均化成膜，多級(jí)電場(chǎng)提高納米纖維的生產(chǎn)效率，空氣電離增強(qiáng)纖維帶電能力，實(shí)現(xiàn)纖維細(xì)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)熔體電紡陣列噴頭成膜均勻性差、生產(chǎn)效率低、纖維較粗等問題，提出螺旋狀電場(chǎng)激發(fā)器，保證得到的納米纖維成膜均勻，提出在狹縫式熔體電紡裝置上加入兩級(jí)電場(chǎng)，提高了納米纖維的生產(chǎn)效率，壓縮空氣被電離后與纖維接觸增強(qiáng)纖維的帶電能力，實(shí)現(xiàn)了納米纖維的細(xì)化。

實(shí)現(xiàn)上述目的的方案是：一種巡線式成膜均化靜電紡絲裝置，由狹縫裝置、靜電發(fā)生器組、電場(chǎng)激發(fā)裝置三部分組成，電場(chǎng)激發(fā)裝置位于狹縫裝置的下方，二者間留有適當(dāng)?shù)木嚯x確保射流在落到無紡布前固化成纖，靜電發(fā)生器組分別與狹縫裝置的風(fēng)刀和電場(chǎng)激發(fā)裝置的螺旋狀電場(chǎng)激發(fā)器相接。

本發(fā)明一種巡線式成膜均化靜電紡絲裝置，狹縫裝置由上蓋板、加熱棒、熔膜形成板、聚四氟乙烯片、風(fēng)刀、納米纖維束、無紡布、狹縫調(diào)節(jié)板和擋塊組成。上蓋板與風(fēng)刀分別被螺栓緊固在熔膜形成板的上下兩側(cè)，狹縫調(diào)節(jié)板在其側(cè)面，確保熔體流道寬度可以調(diào)節(jié)，兩風(fēng)刀與兩熔膜形成板分別呈對(duì)稱分布，兩狹縫調(diào)節(jié)板之間為熔體流道，狹縫調(diào)節(jié)板與風(fēng)刀之間為氣流道，擋塊在狹縫調(diào)節(jié)板與風(fēng)刀的左右側(cè)面，防止熔體和氣體流出，加熱棒安裝在熔膜形成板上呈對(duì)稱分布，保證熔體溫度一致，聚四氟乙烯片置于熔膜形成板與風(fēng)刀間，防止一級(jí)電場(chǎng)被擊穿。

本發(fā)明一種巡線式成膜均化靜電紡絲裝置，靜電發(fā)生器組由靜電發(fā)生器A和靜電發(fā)生器B組成。靜電發(fā)生器A與狹縫裝置部分的兩風(fēng)刀相連，靜電發(fā)生器B與電場(chǎng)激發(fā)裝置的螺旋狀電場(chǎng)激發(fā)器相連。

本發(fā)明一種巡線式成膜均化靜電紡絲裝置，電場(chǎng)激發(fā)裝置由螺旋狀電場(chǎng)激發(fā)器、電絕緣聯(lián)軸器、電機(jī)和激發(fā)器支撐架組成。螺旋狀電場(chǎng)激發(fā)器通過電絕緣聯(lián)軸器與電機(jī)相連，激發(fā)器支撐架位于螺旋狀電場(chǎng)激發(fā)器下方，起到支撐固定作用。

本發(fā)明一種巡線式成膜均化靜電紡絲裝置，靜電發(fā)生器與螺旋狀電場(chǎng)激發(fā)器相連使其帶高壓靜電，螺旋狀電場(chǎng)激發(fā)器繞軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)改變周圍三維空間電場(chǎng)分布，根據(jù)尖端放電和泰勒錐形成原理，泰勒錐沿狹縫幅寬方向往復(fù)移動(dòng)，射流在無紡布上的落點(diǎn)也不斷變化，纖維均勻分布在無紡布上。

本發(fā)明一種巡線式成膜均化靜電紡絲裝置，熔膜形成板、風(fēng)刀形成的一級(jí)電場(chǎng)使狹縫尖端電荷聚集，熔膜形成板、螺旋狀電場(chǎng)激發(fā)器形成的二級(jí)電場(chǎng)對(duì)聚合物熔體牽引拉伸下，由于一級(jí)電場(chǎng)增強(qiáng)了尖端帶電能力，根據(jù)泰勒錐形成原理，尖端泰勒錐數(shù)量增多，射流間距減小，纖維生產(chǎn)效率得到顯著提高。