[發(fā)明專利]一種基于模塊化設(shè)計(jì)的狹縫式多頭靜電紡絲裝置

在審

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• 申請日: 2021-07-21
• 公開（公告）號: CN113388902A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張莉彥;侯欽正;李好義;丁玉梅;楊衛(wèi)民
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于模塊化設(shè)計(jì)的狹縫式多頭靜電紡絲裝置，主要包括熔融塑化部分、過濾部分、輸送部分、分流部分、紡絲部分、收集部分、電力部分和抽吸風(fēng)部分；熔融塑化部分為擠出機(jī)系統(tǒng)，過濾部分為熔體過濾裝置，輸送部分為熔體泵、輸送料筒和料筒加熱圈，分流部分為三片式分流頭、分流頭加熱棒、狹縫式多頭模具主體、導(dǎo)流模具板、阻尼模具板和模具板加熱塊，紡絲部分為燕尾型紡絲頭，收集部分為收集板和金屬電極板，抽吸風(fēng)部分為抽風(fēng)機(jī)和抽吸風(fēng)箱體；其中導(dǎo)流與阻尼模具板是一個(gè)單元模塊，可以拼接組合，提高靜電紡絲效率和產(chǎn)量調(diào)節(jié)靈活性；本發(fā)明裝置的燕尾型紡絲頭，可將狹縫熔體一分二，提高效率，并且燕尾尖端可增強(qiáng)電場，提高紡絲細(xì)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種基于模塊化設(shè)計(jì)的狹縫式多頭靜電紡絲裝置，屬靜電紡絲領(lǐng)域。

背景技術(shù)

納米材料由于其優(yōu)異的特性，擁有著廣闊的應(yīng)用前景，并逐漸成為當(dāng)今研究的焦點(diǎn)之一。制造納米纖維的方法有很多，如拉伸法、模板合成、自組裝、微相分離、靜電紡絲等，在這些方法中，靜電紡絲法以操作簡單、適用范圍廣、生產(chǎn)效率相對較高等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛研究。

靜電紡絲技術(shù)是一種能夠直接、連續(xù)制備納米纖維的方法，由于其低功耗和足夠細(xì)的纖維制品，使其被學(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單高效的方法，也是最有前景的工藝方法。但其目前的問題主要是生產(chǎn)的效率還不夠高，傳統(tǒng)的靜電紡絲裝置一般是產(chǎn)量只有0.1～1g/h的單射流紡絲，效率相對較低，難以適應(yīng)靜電紡絲技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的需要。

對于解決靜電紡絲效率的問題，傳統(tǒng)的針紡結(jié)構(gòu)有其結(jié)構(gòu)固有的局限性，限制了其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展；而無針靜電紡絲由于不受單針物理空間的限制，效率較高，成為靜電紡絲裝置研究的一個(gè)熱點(diǎn)。中國專利CN103451754A首先提出了利用衣架型流道使聚合物熔體沿熔體箱口狹縫均勻分布，然后在氣流和電場的雙重輔助下進(jìn)行紡絲，能較好地在保證效率的同時(shí)提高纖維細(xì)度，但由于熔體箱口狹縫還是具有一定的體積，其電場尖端效應(yīng)被相對減弱，纖維細(xì)度還是接近于微米級，且其設(shè)備相對來說比較龐大，再提高效率時(shí)很難有更大空間；中國專利CN203583023U提出了熔體微分靜電紡絲裝置的方案，利用中空內(nèi)錐面的尖端，和中間氣道的空氣，可以做到紡絲細(xì)度再下降一個(gè)層級，實(shí)現(xiàn)了制成納米纖維的進(jìn)一步細(xì)化，且其單噴頭產(chǎn)量10g-20g/h已經(jīng)相對較高，且已有通過陣列噴頭提高產(chǎn)量的方案，但與狹縫方案相比效率和鋪網(wǎng)均勻性相對較低。所以如何既保證纖維細(xì)度，又能提高生產(chǎn)的效率是目前需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明專利在原有聚合物熔體靜電紡絲技術(shù)的基礎(chǔ)上，以提高紡絲效率、纖維細(xì)度及鋪網(wǎng)均勻性為目標(biāo)，提出一種基于模塊化設(shè)計(jì)的狹縫式多頭靜電紡絲裝置；通過對紡絲模具的模塊化設(shè)計(jì)，將導(dǎo)流模具板與阻尼模具板作為一個(gè)單元模塊，而每個(gè)單元模塊都可以與其他相同的單元模塊安裝在一起，可以實(shí)現(xiàn)將熔體高效地輸送到每一個(gè)燕尾型紡絲頭，在電場的作用下熔體在紡絲頭尖端處形成均勻排列的泰勒錐，泰勒錐處形成熔體射流，熔體射流在電場力的作用下拉伸變細(xì)到達(dá)收集板；同時(shí)，模具板背面的模板風(fēng)道可貼合在一起構(gòu)成一個(gè)完整的風(fēng)道，實(shí)現(xiàn)熱氣流輔助功能，熱氣流可以保溫熔體、增加熔體射流數(shù)并使熔體射流進(jìn)一步變細(xì)，最終實(shí)現(xiàn)高效地生產(chǎn)納米纖維網(wǎng)。