[发明专利]一种高压静电针纺聚酰亚胺纳米纤维的大规模连续化织造系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压静电针纺聚酰亚胺纳米纤维及其非织造布的大规模制造系统

背景技术

随着静电纺聚合物纳米纤维的应用不断扩展，市场上出现了一系列静电纺丝制备聚合物纳米纤维的实验室用设备，这些设备主要关注于聚合物纳米纤维实验用品的制备，即实验室小用品的制备，但不能用来大规模连续化生产自支撑电纺聚合物纳米纤维非织造布，尤其是不能用来大规模连续化生产自支撑的聚酰亚胺纳米纤维非织造布。本发明针对聚酰亚胺纤维产品的生产过程进行系统设计，结合聚酰亚胺预聚体(聚酰胺酸PAA)纳米纤维或其非织造布制备、聚酰胺酸高温转化(亚胺化)和非织造布产品收卷为一体形成大规模连续化生产聚酰亚胺纳米纤维或其非织造布的制造系统。

发明内容

本发明提供一种高压静电针纺聚酰亚胺纳米纤维的大规模连续化织造系统。该系统属于向下收集纳米纤维的静电纺丝方式。

该大规模连续化静电针纺系统解决了以下静电纺丝工业化方面的问题：(1)解决了自支撑电纺纳米纤维非织造布的大规模连续化制备问题，首次实现了聚合物纳米纤维非织造布的连续化大规模生产；(2)解决了纺丝液在形成射流之前与大气的隔绝问题，使纺丝液在长时间的纺丝过程中保持稳定；(3)使用耐高温金属(亚胺化工艺要求高温)传送带在喷头下方的导辊上运转作为纳米纤维的活动收集器，始终保持接收器的上表面在同一水平高度，始终保持接收器上表面的电场强度一致，避免了向上接收纳米纤维的设备中因长距离悬挂笨重接收器时形成的下垂弧状。这种弧形状态会导致接收器表面到喷丝头的距离不一致，结果会使接收器表面上的静电场强度不一致；(4)在导辊上的传送带可直接将所形成聚酰胺酸纳米纤维非织造布送入高温炉进行亚胺化。所形成的聚酰亚胺纳米纤维非织造布没有受到反转导辊碾压，表面形貌不会受到损伤，解决了纳米纤维非织造布表面因反转导辊碾压受损的问题。

本发明的技术方案如下：

一种高压静电针纺聚酰亚胺纳米纤维的大规模连续化织造系统，其特征在于，该系统包括纺丝部分、高温处理部分、溶剂蒸汽回收系统、恒温恒湿控制系统、产品输送系统和非织造布收卷系统；所述的纺丝部分包括针式静电纺丝系统；

所述的产品输送系统包括产品输送带、传动系统、胀紧系统和纠偏系统。其中，所述的产品输送带在垂直面内呈环形布置，并在所述的传动系统带动下呈连续、环绕式移动，其依次通过针式静电纺丝系统、高温处理部分和非织造布收卷系统，然后回头呈环形循环运转；

所述的针式静电纺丝系统位于在运转的所述产品输送带的上方，所述的产品输送带为所述的针式静电纺丝系统的纳米纤维接收器；所述的高温处理部分包括电热炉、温控系统和抽风送风系统；

所述的产品输送带从所述的针式静电纺丝系统下方接收纳米纤维，继续移动，穿过所述的高温处理部分，之后到达所述的非织造布收卷系统，向下再返回到所述的针式静电纺丝系统，形成一周循环，并连续循环下去。

所述的针式静电纺丝系统包括一个纺丝液物料供给系统、多组电纺模块、气吹系统、纤维接收系统；

所述的每个电纺模块上配置有20-40个针尖式静电纺丝喷头并呈直线排列；所述的多个电纺模块平行排列，且高度一致；

所述的纺丝液物料供给系统包括物料供给泵、物料供给管道，所述的每个电纺模块中的多个针尖式静电纺丝喷头通过所述的物料供给管道连接呈直线排列；所述的多个电纺模块通过物料供给管道汇总后连接物料供给泵，所述的针尖式静电纺丝喷头连接高压电源；

气吹系统为所述的每个电纺模块两侧配有平行的两条吹气管道与所述喷头针尖在同一水平面上，吹气管道上配有吹气孔与喷头相近，吹气孔口径在1.5-3.0mm范围内，所述的多条吹气管道汇总后与气源连接；

纤维接收系统为所述的产品传送带，其与高压电源的负极或大地连接；高压电源两极间的电压在15-60kV之间。

所述的针尖式静电纺丝模块为30-60组；所述的；针尖式静电纺丝模块配置有独立的高压电源，电压在15-60kV之间。

所述的物料供给系统包括储液罐和流量控制系统和物料供给管道，其中储液罐容积在150-320L之间；流量控制系统包括齿轮流量泵和塑料管线，纺丝液供给总流量在50-500ml/min之间调节，物料供给管道为绝缘的塑料管线。

所述的溶剂蒸汽回收系统，包括水淋吸收塔和抽风送风系统。

所述的高温处理系统，包括高温电热炉和抽送风系统；所述的高温电热炉包括一组长15米，宽1.5米的电热炉，其炉腔宽度1.3米，炉腔高度0.2米，炉腔温度在50-500℃范围内；