[发明专利]无针静电纺聚酰亚胺纳米纤维的大规模连续化制造系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无针静电纺聚酰亚胺纳米纤维非织造布的大规模快速连续化制造设备，更具体是是一种无针静电纺聚酰亚胺纳米纤维的大规模连续化制造系统。

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及其非织造布的设备。这些设备分为高压静电针纺设备和无针纺设备两大类，前者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，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；后者纺丝速度较快，可用于大规模生产纳米纤维与传统粗纤维非织造布复合的滤材，每平方米这种复合材料中的纳米纤维克重低于2.0克。这种无针纺的技术大部分都是敞开体系，即纺丝液与空气大面积接触，长时间纺丝会由于纺丝液吸水或溶剂挥发而导致纺丝液特性变化，影响纺丝质量，甚至导致纺丝加工中断；另一方面，这种无针纺速度很快，单位空间内产生的纳米纤维量大，同时散发的溶剂蒸汽量也高。若希望获得每平米克重较大(如大于8.0克纳米纤维，厚度大于20微米)的纳米纤维非织造布时，输送带必须以较慢的速度运转，导致所形成的纳米纤维或其非织造布长时间接触浓密的溶剂蒸汽，结果将导致所形成的纳米纤维非织造布的二次溶解成为实体膜，或形成大穿孔密集的膜。因此，现有的有针和无针静电纺设备都不能用来大规模连续化生产有较大厚度和较高单位面积克重的自支撑聚合物纳米纤维非织造布，更不能用来生产自支撑的聚酰亚胺纳米纤维非织造布，因为这种连续化生产聚酰亚胺纳米纤维非织造布的设备还必须配备高温亚胺化设备。

发明内容

本发明提供一种大规模快速连续化生产聚酰亚胺纳米纤维或其非织造布的无针静电纺制造系统。更具体是是一种无针静电纺聚酰亚胺纳米纤维的大规模连续化制造系统。

该制造系统适用于通过向上收集纳米纤维的方式进行无针静电纺丝制备各类聚合物纳米纤维及其非织造布。本发明针对聚酰亚胺纤维产品的生产过程进行系统设计，将无针静电纺制备聚酰亚胺预聚体(聚酰胺酸PAA)纳米纤维或其非织造布的设备、聚酰胺酸高温转化(亚胺化)和非织造布产品收卷设备，形成大规模快速连续化生产聚酰亚胺纳米纤维或其非织造布的无针静电纺丝制造系统。

本发明将溶液通过平行环绕连续运行的钢丝在高压静电场中，并采用多段封闭式供液方式(保证纺丝头钢丝上的纺丝液稳定供给)进行溶液电纺形成聚合物纳米纤维；细钢丝上所生产的密集的纳米纤维射流在高速气吹风干的作用下，干燥蓬松地富集在收集器上形成聚合物纳米纤维非织造布。

解决了规模化制备一定厚度的纳米纤维非织造布及纺丝液稳定供给的问题，并在此基础上配合高速气吹风干，有效地降低聚合物纳米纤维中的溶剂含量，解决了所形成的纳米纤维在高密度溶剂蒸汽中的二次溶解成膜问题，有效地提高聚合物纳米纤维非织造布的品质；加大了本发明纺丝装置制作纳米纤维的高分子材料可选范围大。

本发明的技术方案如下:

一种无针静电纺聚酰亚胺纳米纤维的大规模连续化制造系统，该系统包括无针纺丝部分、热致纤维粘连部分，高温处理部分，产品输送系统、非织造布收卷系统、溶剂蒸汽回收系统、恒温恒湿系统；所述的无针纺丝部分包括无针纺丝装置；

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，其依次通过无针纺丝部分、热致纤维粘连部分、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；

所述的无针纺丝装置位于在下方运转的所述产品输送带的下方，所述的产品输送带为所述的无针纺丝装置的纳米纤维接收器；所述的热致纤维粘连部分包括电热炉、温控系统和抽风送风系统；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无针纺丝装置上方接收纳米纤维，继续向上方移动，到上方后，先穿过所述的热致纤维粘连部分的电热炉，之后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，再返回到所述的无针纺丝装置，形成一周循环，并连续循环下去。

所述的无针纺丝装置是由多个纺丝模块和溶液供给系统组成；所述的溶液供给系统包括储液罐和流量控制系统、物料供给泵、物料供给管道及浸润管。