[发明专利]一种二阶微分熔体静电纺丝装置

说明书

本发明属于熔体静电纺丝设备技术领域，具体涉及一种二阶微分熔体静电纺丝装置，主体结构包括一阶喷头外套筒、上锥面、上加热圈、射流引导球、一阶喷头内圆柱、熔体流道、上环形腔、电极板、绝缘支架、二阶喷头外套筒、下加热圈、二阶喷头内芯、紧定螺钉、下环形腔、下锥面、纤维收集板、高压静电发生器和内锥面，采用由一阶喷头外套筒和一阶喷头内圆柱配合构成的一阶微分喷头和二阶喷头外套筒和二阶喷头内芯配合构成的二阶微分喷头共两阶喷头的结构，利用熔体微分静电纺丝的特点对熔体聚合物进行均匀细分，细分后的熔体聚合物再次进行微分静电纺丝，实现熔体聚合物的二阶微分。

技术领域：

本发明属于熔体静电纺丝设备技术领域，具体涉及一种二阶微分熔体静电纺丝装置，能够实现聚合物纳米纤维的批量化连续制备。

背景技术：

静电纺丝技术是一种高效的具有产业化前景的纳米纤维制备技术，能够利用高压静电将聚合物熔体或溶液制成超细纤维。所制备的纤维具有直径小、比表面积大以及易于实现表面功能化等优点，受到了国内外的广泛关注。

根据纺丝介质的不同，静电纺丝技术分为溶液和熔体两种：溶液静电纺丝装置不需要加热装置，设备简单，并且溶液粘度低，所纺纤维细，但是溶液中溶剂占比大，纤维产出效率低；熔体静电纺丝原材料百分之百转化成纤维，效率高，但是由于聚合物熔体粘度高，导致所制纤维较粗。

熔体静电纺丝中，利用微型挤出机可以实现微流量持续均匀供料，能够达到静电纺丝的连续化制备目的，但是相比纳米级纤维所需熔体量，微型挤出机供料速率仍然太快，难以实现纳米级纤维的批量化制备。例如：中国专利201110255208.4公开的一种压电陶瓷电源式微型静电纺丝装置，主体结构包括打火机点火系统的按键、内有压电陶瓷的打火机点火系统、带有绝缘层的金属导线、接地铝箔或纤维收集屏、装有纺丝溶液的注射器、纺丝溶液和中空的不锈钢针头或纺丝喷头；装有纺丝溶液的注射器固定在空间位置或实验用支架座上，保持注射器中的纺丝溶液在压力或电场力作用下能够由纺丝喷头射出；在装有纺丝溶液的注射器一侧对应高度处固定安装顶部制有打火机点火系统按键的内有压电陶瓷的打火机点火系统，或采用另外结构的能产生高压的压电陶瓷式点火系统；点火系统的电压输出端通过带有绝缘层的金属导线与纺丝喷头电连通；纺丝喷头固定在装有纺丝溶液的注射器的最低端竖直向下，其正下方水平放置有一块作为纺丝纤维收集屏的接地铝箔；以及中国专利200710028843.2公开的一种微型连续静电纺丝成型设备包括连续供液装置、静电发生器以及分别连接在该静电发生器两个输出端的喷丝嘴、收集装置，连续供液装置的柱塞泵通过连接管路同时与供液容器、喷丝嘴连接，往复式运动机构与柱塞泵连接并带动柱塞在缸体内往复运动，所述柱塞泵及其连接管路均为至少两个，所述柱塞泵分别通过各自的连接管路与所述供液容器、喷丝嘴连接；所述柱塞泵的柱塞均与所述往复式运动机构连接，并由往复式运动机构带动其中一个柱塞泵做吸进运动时，另一个柱塞泵作挤出运动。而利用分流道对熔体供给进行细分又难以保证分流的均匀性，例如：中国专利201520307032.6公开的一种电磁加热熔体静电纺丝一体式流道装置包括分流板、若干安装在分流板上的气流导管、若干安装在气流导管下方且与分流板连接的喷嘴以及环绕在分流板上的线圈，所述分流板上设有若干且与气流导管一一对应的气流通孔，每个气流导管均插设在气流通孔中，每个气流导管中部设置有第一通气通孔，通气通孔贯穿气流导管，分流板上端面设有上隔热层，所述上隔热层上开设有若干与第一通气通孔一一对应的第二通气通孔，分流板和线圈之间安装有侧隔热层，所述侧隔热层与上隔热层固定连接。为了解决现有设备仍难以实现纳米级纤维批量化制备的问题，研发设计一种二阶微分熔体静电纺丝装置，实现聚合物纳米纤维的批量化连续制备，具有社会和经济效益。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，研发一种二阶微分熔体静电纺丝装置，在现有的熔体供给速率下，批量化连续制备直径细小且均匀的聚合物纳米纤维，以解决熔体静电纺丝中熔体供给速率与纤维直径之间的矛盾。