[发明专利]一种纺丝环境可控的多喷头静电纺丝装置

说明书

技术领域

本发明涉及静电纺丝装置，具体是一种通过纺丝环境调控改善静电纺丝工艺，并采用立体型多喷头喷丝板高效获得超细纤维无纺布膜并将其应用于批量生产的装置。

背景技术

静电纺丝是一种非常有效的制备超细纤维的方法，其原理是非牛顿流体在高压静电场作用下形成泰勒锥结构并进一步产生射流，形成直径在微米级乃至纳米级的纤维。现有的实验室中的静电纺丝设备大多使用单个喷丝头，喷射效率为0.1～1.0g/h，而采用传统的静电纺丝法制备的所得超细纤维以类似无纺布的方式无规沉积在接收面上，获得的纤维毡因为面积小、厚度薄，限制了其工业化应用的进程。

现有的研究者采用的设备大多为开放式的，在静电纺丝的过程中，由于电场力和纺丝射流会受到多种因素的影响，例如空气流动，空气温度、空气湿度等等，使得纺丝射流的形态发生变化，所得到的超细纤维含有大量串珠或者直径粗细不均等现象。

采用多喷头的纺丝装置进行纺丝已有报导，喷丝头轴向平行排列（CN200720103321.X）或者喷丝口都在一个水平面上（CN100455705C），但由于相邻喷丝头之间的静电场干扰，使得喷丝头的数量和间距受到限制，也限制了将静电纺丝法应用于工业生产制备大面积的纳米纤维膜。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纺丝环境可控的多喷头静电纺丝装置，以解决相邻喷丝头之间的静电场干扰等问题，对现有的静电纺丝方法进行改进，增加了恒温恒湿箱体解决了纺丝生产过程中对环境温度和湿度的要求，而且用立体型多喷头喷丝板的形式可以按照三维空间分布结构调整喷丝板上各个喷丝头的位置、数量以及喷丝头与接收面之间的距离，大大提高纺丝效率，可应用于工业化生产大面积的纳米纤维膜材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种纺丝环境可控的多喷头静电纺丝装置，包括纺丝环境控制单元、静电纺丝单元和纺丝收集单元，所述纺丝环境控制单元由空气稳流罩、纺丝箱体、吸风及溶剂回收装置、机架和恒温恒湿系统组成，所述静电纺丝单元由纺丝溶液微量推进装置、纺丝液料筒、喷丝板升降装置、立体型多喷头喷丝板和静电发生器组成，所述纺丝收集单元由连续纤维毡接收装置和接收面水平移动装置组成，所述机架为纺丝箱体的框架支脚，所述纺丝箱体顶部设有空气稳流罩，底部设有吸风及溶剂回收装置，所述空气稳流罩上设有喷丝板升降装置、静电发生器和料筒固定支架，所述料筒固定支架上竖直布置有纺丝液料筒和纺丝溶液微量推进装置，所述纺丝溶液微量推进装置输出轴上的连接板与纺丝液料筒夹套内的活塞相连，所述纺丝溶液微量推进装置将纺丝液料筒内的纺丝液经导管推压进入位于纺丝箱体内的立体型多喷头喷丝板，所述喷丝板升降装置穿过空气稳流罩连接下方立体型多喷头喷丝板的顶端，所述立体型多喷头喷丝板下方布置有连续纤维毡接收装置与接收面水平移动装置，所述纺丝箱体内还设有恒温恒湿系统。

所述机架由不锈钢方管焊接构成，机架的四周通过聚碳酸酯板材进行封闭。

所述纺丝箱体的前、左、右三面为开门结构且沿着水平方向开启或关闭。

所述纺丝箱体旁侧设有电柜，所述电柜控制纺丝溶液微量推进装置、喷丝板升降装置、静电发生器、连续纤维毡接收装置、接收面水平移动装置、吸风及溶剂回收装置和恒温恒湿系统。

所述立体型多喷头喷丝板包括喷丝板主体和喷丝头，所述喷丝板主体由进料口、上盖板、下盖板、螺丝紧固件、绝缘面板、可调节支撑架、纺丝液腔、多孔分配板和密封圈和金属线圈组成，所述上、下盖板通过螺丝紧固件相连，上、下盖板内部与多孔分配板之间通过封圈连接，多孔分配板两侧至上、下盖板之间为纺丝液腔，上盖板顶端设有连接导管的进料口，下盖板底面覆盖绝缘面板并通过若干喷丝头或绝缘堵头固定且连通纺丝液腔，所述绝缘面板与可调节支撑架连接，可调节支撑架上安装有包围若干喷丝头的金属线圈，下盖板和金属线圈均与静电发生器的高压输出端相连，金属线圈的安装高度与若干喷丝头中最长金属喷管的喷丝口处等高。

所述上盖板、绝缘面板和密封圈采用聚四氟乙烯材质，所述下盖板、螺丝紧固件、多孔分配板和喷丝头均为金属材质。

所述喷丝头由固定基座和金属喷管组成，所述金属喷管竖直紧固于固定基座的底端，金属喷管的喷口处为圆锥体，圆锥体的锥角为30～180度，金属喷管内部设有毛细管，所述立体型多喷头喷丝板的若干喷丝头按照三维空间结构呈球面、曲面或平面分布。