[发明专利]一种静电纺纳米纤维非织造布生产装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种静电纺丝装置，具体为一种能同时适用于熔融和溶液静电纺纳米纤维非织造布批量生产装置。

背景技术

纳米纤维具有精细的结构、极高的孔隙度、极好的柔韧性、吸附性、过滤性、粘和性和保温性，这些优异的性能使纳米纤维广泛应用于国防、医药、化工和电子等诸多领域。静电纺丝是目前制备纳米纤维的最有效技术之一，其核心是使带电的纺丝溶液或熔体在电场中流动与变形，然后经溶剂的蒸发或熔体的冷却而固化，得到纤维状材料。

静电纺丝依纺丝液的制备方法可分为溶液法和熔融法两种。目前世界上已有近上百种聚合物采用溶液法静电纺丝技术成功制得了纳米纤维及其非织造布，所涉及的纤维包括常规纺丝用原料如涤纶和尼龙6等、导电高分子材料如聚苯胺等、生物高分子材料如多肽和胶原等、可降解高分子材料如聚ε-己内酯和聚乙交酯、弹性体、生物大分子和导电高分子等[Doshi J.，RenekerD.H.Electrospinning process and applications of electrospun fibers(静电纺丝工艺及电纺纤维的应用).Journal of Electrostatics，1995，35：151.]。溶液静电纺丝机或装置主要包括喷丝头及纺丝液供给系统、纤维收集板和高电压发生器三个主要部分。目前广泛使用的溶液静电纺丝装置为单喷头或多喷头针筒式纺丝装置，该类设备规模很小，仅能满足实验室使用需求，如中国专利200420020596.3，200410025622.6，200420107832.5等所公开的技术，美国专利US 6753454，US 6656394，US 6713011等所公开的技术。2004年，捷克利贝雷茨技术大学正式宣告该大学与爱勒马公司合作生产的纳米纤维纺丝机“纳米蜘蛛”问世，为纳米纤维工业化生产奠定基础。随后我国也先后开发了一些可批量或规模化生产的溶液静电纺丝装置，如中国专利200710036447.4、200610028790.X、200410025622.6、200610036635.2等文献所报道。相比之下，溶液法静电纺丝过程工艺简单、易于控制，因而受到极大关注，发展速度较快。但溶液法静电纺丝在制备的聚合物纳米纤维非织造布最大的不足在于需要采用毒性或低毒性的挥发性有机溶剂，有机溶剂的挥发及其在非织造布中的残余会造成人身健康和环境污染等问题。

熔融法静电纺丝技术不需使用有机溶剂，而是直接对聚合物熔融后进行纺丝，不存在有机溶剂污染问题。自1981年被Larrondo等首次用熔融法静电纺丝法来制备聚合物纤维以来[Larrondo L，John M.Electrostatic fiberspinning from polymer melts(聚合物熔体静电纺纤维).J Polym Sci：PolymPhys，1981，19：909-940.]，引起了人们的注意。但20多年来熔融法静电纺丝技术并没有取得显著进步，特别是在其设备上，基本是采用柱塞式单喷头纺丝设备，生产速率极低，迄今为止，国内外均未见适合于静电纺批量生产装备，主要是由于熔融静电纺储液容器须增加熔体加热装置，其绝缘性控制较难，特别是批量生产设备安全性未找到较好的解决方案。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种熔融法静电纺纳米纤维非织造布生产装置。该生产装置特别设计了三明治结构熔融池，很好的解决了设备绝缘性问题；同时设计了一个螺旋式金属滚筒，大大提高了聚合物熔体的熔融效果；该设备既能满足熔融法，同时也可适用于溶液法批量静电纺生产纳米纤维非织造布。

本发明解决所述生产装置技术问题的技术方案是：设计一种静电纺纳米纤维非织造布批量生产装置，该生产装置包括：熔融池1、金属滚筒2、接收网帘3、高压静电发生器4、主动导辊51和被动导辊52、滚筒同步电机61、网帘同步电机62、滚筒减速器71、网帘减速器72、滚筒皮带轮81、网帘皮带轮82、接地金属极板9。

本发明所设计的熔融池1的四壁和底面由陶瓷外壁13、中间加热层12和陶瓷内壁11所组成，该三明治设计结构具有良好的绝缘效果，解决了聚合物熔体的加热问题；金属滚筒2的圆周上设有锥形螺纹21，有利于聚合物熔融、混合均匀。

与现有静电纺丝批量生产装置相比，该装置即可满足熔融静电纺丝需要，亦可用于溶液静电纺丝，实现一机多用。

附图说明

图1是本发明静电纺纳米纤维非织造布生产装置一种实施例的整体结构示意图；

图2是本发明静电纺纳米纤维非织造布生产装置一种实施例的熔融池和金属滚筒剖视结构示意图。

具体实施方式