[实用新型]一种用于生产金属纳米纤维的静电纺丝系统

说明书

技术领域

本实用新型属于静电纺丝领域，尤其涉及一种可连续化生产金属纳米纤维的静电纺丝生产系统。

背景技术

静电纺丝是一种最为有效的生产纳米纤维的方法，并且其装置简单，成本低廉，因此静电纺丝被广泛地用于生产纳米纤维。与传统纤维相比，纳米纤维具有极高的比表面积，柔韧的表面性能，因此其在生物医学工程，电子工程，纺织及过滤等领域具有非常广泛的应用前景。但是，传统的静电纺丝是使高分子溶液带电，并将其置于喷丝口与丝收集装置之间的高压电场中。当静电吸引力克服高分子溶液的表面张力时，溶液成为一股带电的喷射流，并在电场中运动，因溶液中溶剂的挥发而固化，成为直径很小的纤维状物质，最后集聚在接收板上，成为薄膜。由于现有静电方式设备制备得到的产品大多为纳米纤维膜，其产品形式单一，使得纳米纤维的应用范围受到较大的限制。尽管随着技术的发展与进步，人们利用静电纺丝部分实现了聚合物纳米纤维或者氧化物纳米纤维的制备(中国专利申请201010525552.6，实现了中空氧化铜纳米纤维的制备；中国专利ZL201010597725.5，则利用静电纺丝法制备得到了三氧化二铝纤维的制备)。但是得到这类纤维仍然以缠绕、堆叠状的纤维团为主（中国专利ZL201010597725.5）。要得到单股独立的金属纳米纤维仍然面临着技术上的挑战。这其中最主要的问题在于静电纺丝喷纺形成的金属盐/聚合物原丝在现有的静电纺丝设备上无法有效地进行单股丝的收集，特别是收集板的设计形式使得收集得到的纺丝以膜状或线团状为主。

美国Stanford大学YiCui等人利用了静电纺丝及分步烧结、还原法制备得到了金属纳米铜纤维的网状结构（WuH.,Hu,L.,RowellM.W.,etal.,NanoLett.2010,10,4242），尽管得到了金属铜纳米纤维，但是因为纺丝过程得到的仍然是堆叠、薄膜状的原丝，从而导致在烧结、还原过程中发生了金属纳米纤维自身的缠绕、烧结、联粘。他们所有的方法遇到的问题在于：纺丝的收集、分步烧结、还原等不仅增加了工艺过程的复杂程度，更重要的是无法实现单股、独立的金属纳米纤维的获得。因此一套具备喷纺原丝单股、独立纤维收集，又能同时进行原丝纤维的煅烧、还原，最终得到独立的金属纳米纤维的静电纺丝系统就显得非常重要了。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种可进行单股、独立的金属纳米纤维大规模生产用的静电纺丝系统，旨在实现超细、超柔、可进行纺织加工的金属导电纳米纤维的生产，并能有效避免细纤维间的缠绕、堆叠、断丝等问题，从而实现大规模的金属纳米纤维的生成。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种用于生产金属纳米纤维的静电纺丝系统，包括：高压电源1、微量进样系统2、连接于所述高压电源的喷丝头3、第一收集卷筒5、置于静电纺丝机后的烘烤装置、第二收集卷筒10，其中，

所述第一收集卷筒为具备极化板的圆形滚筒，其用于以单根纤维的方式收集喷纺原丝4；

所述烘烤装置分为两段；

所述第二收集卷筒为圆形滚筒，其用于以单根纤维的方式收集金属纳米纤维9，其与所述第一收集卷筒联动连接。

优选的是，所述的用于生产金属纳米纤维的静电纺丝系统，其中，所述微量进样系统为微量进料泵。

优选的是，所述的用于生产金属纳米纤维的静电纺丝系统，其中，所述的喷丝头为针筒。

优选的是，所述的用于生产金属纳米纤维的静电纺丝系统，其中，所述第一收集卷筒为配备精密调速电机且转速可调的圆柱形滚筒，且滚筒表面装配极化板并在转动过程中始终与所述高压电源一极保持接触。

优选的是，所述的用于生产金属纳米纤维的静电纺丝系统，其中，所述烘烤装置前段为高温烘烤隧道炉7，可进行程序升、降温；后段为中温烘烤隧道炉8，可进行程序升、降温并配有还原性气体钢瓶6。

优选的是，所述的用于生产金属纳米纤维的静电纺丝系统，其中，所述所述第二收集卷筒为配备精密调速电机且转速可调的圆柱形滚筒。