[实用新型]用于制备微纳米纤维的纺丝装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及微纳米纤维材料的制备装置，具体是利用离心力纺丝方法制备微纳 米纤维，并结合静电力对微纳米纤维进行收集的技术。

背景技术

目前，制备微纳米纤维的主要技术包括自组装法、模板合成法、相分离法、熔喷法、 静电纺丝法以及离心力纺丝法。其中，静电纺丝以其装置简单、可纺原料范围广、纤维 性能优异等特性受到研究人员的广泛关注。但随着研究的深入，对纺丝液极性的要求以 及极低的产量逐渐成为制约静电纺丝大规模应用的主要屏障。而从目前的研究现状来 看，静电纺丝技术在这两方面很难取得突破性的进展。

离心力纺丝方法是继静电纺丝之后发展起来的又一种微纳米纤维制备技术，该法被 应用到纳米科技领域的时间虽然很短，但其产量高、原料选择不受极性影响、安全(无 需高压静电)、纤维性能可与静电纺丝所得纤维相媲美的特性使得离心力纺丝方法在微 纳米纤维制备方面发展迅速。然而，离心力纺丝法由于纺丝原理的特性，使得纤维的有 效收集变得较为困难。在绝大多数离心力纺丝的研究中，纤维的收集主要采用环形收集 方式。这种收集方式主要是结合了离心力纺丝过程中纤维的运动轨迹来设计的一种收集 方式，在不考虑连续纺丝的条件下，该方法不失为一种有效的收集方式。但在工业生产 中，连续纺丝是必然，如若选择该方式收集纤维，从收集器上移取纤维的过程会影响到 连续生产。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于制备微纳 米纤维的纺丝装置。该装置能够稳定、连续、大量地制备微纳米纤维。

为解决技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种用于制备微纳米纤维的纺丝装置，包括收集系统、纺丝系统和连续供料系 统；

纺丝系统包括电机、绝缘联轴器和喷丝器，电机和喷丝器的转轴均为竖向安装，且 通过绝缘联轴器联接；喷丝器的主体内部为中空，其上部设有纺丝液入口；喷丝器的主 体外部包围设置多个点胶针头，各点胶针头分别通过连接件与喷丝器内部连通；

连续供料系统包括蠕动泵，其出入口分别接有供料管；其中，入口端的供料管接至 储料箱，出口端的供料管与喷丝器的纺丝液入口相连；

收集系统包括升降台、步进电机、同步轮和传送带，升降台位于喷丝器的正下方； 传送带铺设于升降台的表面，并由步进电机和同步轮带动实现循环运作；还有一个电源， 其一端接于喷丝器，另一端接于收集板，收集板安装于传送带下方的升降台表面；

所述电机、蠕动泵、步进电机和电源均通过电缆接至控制系统。

作为一种改进，喷丝器的主体为水平设置，各点胶针头均位于同一旋转平面上，喷 丝器的转轴垂直于该旋转平面。

作为一种改进，还有一个水平的安装支架，所述电机固定于安装支架上；有一个固 定托盘固定于安装支架下方，所述喷丝器的转轴穿过固定托盘；固定托盘中设有与喷丝 器转轴相配套的轴承，以及与供料管相连的通道。

作为一种改进，所述喷丝器的两侧分别设有竖向安装的挡板。

作为一种改进，所述纺丝装置的各部件均装设于一个封闭的柜体中；柜体上设有观 察窗口、显示屏和手动控制面板。

作为一种改进，所述柜体内设有除湿系统，除湿系统通过电缆接至所述控制系统。

作为一种改进，所述柜体内设有温度传感器和/或湿度传感器，并通过电缆接至所 述控制系统。

作为一种改进，所述电机的转速可调范围在0～20000rpm之间。

作为一种改进，所述升降台的行程为140mm，能调节喷丝器和收集板之间的距离在 60～200mm范围内。

作为一种改进，所述电源的电压可调范围在0～20kV之间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型所述纺丝装置以离心力为主作用力，对聚合物溶液或熔体进行拉伸 成纤；以静电力为辅助作用力，改变射流的运动轨迹，使纤维能够有效地收集。因此， 是能进行连续纺丝和收集的、面向产业化的微纳米纤维制备装置。

2、本实用新型通过模块化的设计思路分别设计了连续供料系统、纺丝系统、收集 系统、除湿系统以及控制系统，再将各个系统合理地装配起来设于柜体中成为集成化的 装置。这样可以在有限的场地中布置更多设备，提高生产效率。

3、作为直接沉积纤维的传送带，在步进电机和同步轮的作用下可进行正转和反转， 能够有效地调整纤维膜的厚度均匀度。