[发明专利]连续静电纺丝系统及制备精细纤维的方法

说明书

技术领域

本发明涉及静电纺丝领域，尤其涉及一种连续静电纺丝系统及制备纳米、亚微米精细纤维方法。

背景技术

静电纺丝技术是一项制备纳米或亚微米纤维的新技术。在静电纺丝工艺过程中，将几千乃至几十万伏的高压静电施加在纺丝喷头上，于喷丝头和接地的收集器间产生一个强大的电场力。如果该电场力的大小等于纺丝溶液或熔体的表面张力时，液滴或熔滴就悬挂在喷丝头末端并处于平衡状态；随着电场力的增大，在喷丝头末端呈半球状的液滴或熔滴在电场力的作用下将被拉伸成圆锥状，这就是Taylor锥；当电场力超过一个临界值后，它将克服液滴的表面张力形成射流。射流在从喷丝头末端向接收装置运动的过程中，会发生加速现象，这就导致射流在电场中的拉伸，最终在接收装置上形成纳米纤维。

由于静电纺丝制备的纳米纤维在生物医药、组织工程、过滤、隔热、吸音、纺织、复合材料、个体防护以及军事等诸多领域有着很好的应用前景，使得静电纺丝这种可制备纳米尺寸的技术成为了全球学者研究的热点之一。目前，静电纺丝技术已成为制取纳米纤维最重要、最有效的方法。但是，由于缺乏适合工业化生产的静电纺丝设备，无法大批量地生产静电纺丝纤维材料，从而阻碍了工业化的生产和应用。一些研究者采用多喷头纺丝装置以便提高静电纺丝效率，但由于喷头之间静电场的干扰、针孔堵塞、液滴、难于清理朝下的喷头设计难以避免纺丝液来不及形成纤维而滴下来等问题，还不能高效率地稳定生产直径均匀的纳米纤维。因此，研制一种适合工业化生产的静电纺丝设备成为静电纺丝纤维材料推广应用的关键。

发明内容

本发明可以解决现在技术存在的不足，提供一种可以连续静电纺丝在纱线表面形成纳米涂层的连续静电纺丝系统及制备纳米、亚微米精细纤维方法，可以制备直径小且均匀，性能好的纳米或亚微米精细纤维。

实现本发明目的的技术方案具体如下：

本发明给出一种连续静电纺丝系统，该系统包括：

高压静电发生器、自动供液装置、平板喷丝头、纤维传送装置和接收电极板；其中，

所述高压静电发生器与具有多个喷孔的平板喷丝头电连接，接收电极板接地；

所述平板喷丝头与接地的所述接收电极板之间相对并保持一定距离设置，所述平板喷丝头的喷孔朝上设置，接地的所述接收电极板设置在所述平板喷丝头的上方；

所述自动供液装置与平板喷丝头的进液口连接；

所述纤维传送装置设置在所述平板喷丝头与所述接收电极板之间，纤维传送装置上输送的基布或纤维帘从所述平板喷丝头与所述接收电极板之间的区域穿过。

此外，所述平板喷丝头包括：喷头、喷头盖以及喷头与喷头盖之间的密封圈和导流板；其中，所述喷头为容器式结构，其底板上设有液腔，液腔上端设有开口，底板本体上设置与液腔内连通的所述多个喷孔；

所述喷头盖设置覆盖在所述喷头液腔的开口上，所述喷头盖上设有进液口；

所述喷头盖与所述喷头的液腔开口之间的接触处设置所述密封圈；

所述导流板设置在所述喷头的液腔内，导流板为设有多个导流孔的板式结构。

此外，所述喷头底板本体上设置的多个喷孔中，相邻三个喷孔之间呈正三角形分布，每圈喷孔呈正六边形外展。

此外，所述喷孔直径为0.1～3毫米，相邻喷孔的间距为1～50毫米。

此外，所述系统还包括：喷头位置驱动装置，与所述平板喷丝头连接，驱动平板喷丝头作直线往复运动。

此外，所述喷头位置驱动装置包括：控制装置、驱动装置和行程开关；其中，

控制装置分别与驱动装置和行程开关电连接，能根据行程开关发出的信号控制驱动装置；

所述行程开关设置在所述平板喷丝头安装位的两侧；

所述驱动装置与所述平板喷丝头连接，驱动平板喷丝头进行直线往复运动。

此外，所述高压静电发生器采用输出电压为5～100KV的直流高压静电发生器；

所述纤维传送装置由进料滚筒装置和出料滚筒装置构成，所述进料滚筒装置与出料滚筒装置分设在所述平板喷丝头与接收电极板之间区域的两侧。

此外，所述自动供液装置由计量泵和注射器连接而成，所述注射器的出液口与所述平板喷丝头的进液口连接；所述自动供液装置的流量控制范围为0.01～150mL/min。

本发明还给出一种制备纳米或亚微米精细纤维方法，该方法包括：

采用上述任一项所述的连续静电纺丝系统；