[发明专利]连续高效纳米纤维非织造布的制备方法和生产装置

说明书

技术领域

本发明属纳米纤维非织造布领域，特别是涉及一种纳米纤维非织造布的制备方法和生产装置。

背景技术

静电纺丝技术始于20世纪30年代，是一种直接生产纳米纤维常用方法。该方法工艺流程短，操作简单，其产品多用于高效的过滤材料、生物医学材料、化学传感器等高科技领域。

传统的静电纺丝方法为单喷头式静电纺丝装置，这种设备生产效率低，产量约为0.1-1.0g/h，远远不能满足工业化生产要求。近年来，为了提高静电纺丝生产效率，人们在纺丝装置和生产方法上作了较多的研究。美国专利(US6616435B2，US6689374B2，US6713011B2，US6743273B2)设计了多喷头连续静电纺丝装置。中国专利(申请号200310109222.9，公开号CN1546753A)制备了共轴复合连续纳/微米纤维的多喷头静电纺丝装置。但是，在多喷头静电纺丝系统中，周边喷头喷射出的纳米纤维因受到相邻喷头喷射的带有同种电荷的纳米纤维的静电排斥，导致周边喷头喷出的纳米纤维飞散，并且影响了溶剂的挥发，因此目前多喷针头静电纺丝装置喷针头排列都较稀疏，一般两相邻喷针头相距10-20厘米，大大制约了产量的提高，而且工艺复杂，难以控制。

欧洲专利(WO2005024101)设计了一种无喷头纳米纤维纺丝机：将带电金属棒部分浸没在其下方的聚合物溶液中的，通过金属棒的旋转汲取溶液并将溶液带出到金属棒的表面以形成Taylor锥，然后在静电场作用下拉伸成丝。但实验证明，当金属棒在聚合物溶液中旋转时，特别容易在在金属棒表面形成一层聚合物膜，随着实验的进行，聚合物膜的厚度会变厚，严重影响纺丝的进行。因此，此种静电纺丝方法，对金属棒浸入纺丝液的深度、金属棒的转速和溶液浓度等工艺参数设置的要求苛刻，一旦条件达不到，在金属棒表面就不能形成Taylor锥，从而使纺丝难以进行。

高效连续式静电纺纳米纤维非织造布的制备装置和方法(申请号200810032247.6)采用溅射方式供液方式，通过将聚合物溶液从均匀分配器上滴落在金属滚筒上，金属滚筒带有高压正电，并以一定的速度旋转，纺丝溶液在静电力，重力，以及离心力的综合作用下在金属滚筒表面产生Taylor锥，从而进行纺丝。这种方法改进了纺丝溶液的喂给方式，并且提高了纤维的接收面积，对提高纤维生产效率起到了积极的作用，但是实验发现，溅射式溶液供给方式会出现溶液滴落在金属滚筒时发生溶液飞溅的现象，特别在溶液粘度较小的情况下液滴会直接飞溅到纤维接收网上，不仅影响生产的进行，还会影响纤维非织造布的质量。另外溅射式供给装置难以控制溶液在金属滚筒表面的分布，会造成溶液分布不均匀，从而影响Taylor锥的分布，最终使得沉积在纤维接收网上的纤维分布不均匀。

针对以上静电纺丝装置所存在的问题，本发明提出了一种采用纺丝溶液挤出式静电纺丝装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种连续高效纳米纤维非织造布的制备方法和生产装置，以解决现有技术中纤维分布不均匀、生产效率低的缺陷。

技术方案

本发明提供一种连续纳米纤维非织造布的生产装置，包括有供液系统，所述的供液系统的出口接进液管(8)，进液管(8)通过连接机构通入空心金属滚筒(6)的内腔，金属滚筒(6)外依次装有和其轴心相同的金属筛网(10)与纤维接收网(11)，纤维接收网(11)上装有退绕滚筒(12)和卷绕滚筒(13)，所述的空心金属滚筒(6)和金属筛网(10)均为圆柱形，金属筛网(10)底部有缺口，空心金属滚筒(6)上开有毛细孔(7)。

所述的毛细孔(7)均布开在空心金属滚筒(6)上，分布成平纹型式、斜纹型式或缎纹型式。

所述的供液系统包括溶解釜(1)、过滤器(2)、储液桶(3)和计量泵(4)，所述的溶解釜(1)通过过滤器(2)顺次连接储液桶(3)和计量泵(4)，计量泵(4)的出口接进液管(8)。

所述的连接机构为由绝缘材料制成的空心轴(9)固定连接空心金属滚筒(6)的入口处，进液管(8)由滚珠轴承(5)支撑穿过空心轴(9)通入空心金属滚筒(6)中。

底部还装有一个纺丝溶液回收槽(14)。

一种连续高效纳米纤维毡的制备方法，包括以下步骤：

1)在溶解釜(1)中配制聚合物纺丝溶液(15)，经过过滤器(2)过滤后暂存于储液桶(3)中；

2)将金属滚筒(6)与高压静电发生器的正极相连并施加合适的电压，将金属筛网(10)接地；

3)使金属滚筒(6)以2～5r/min旋转；

4)计量泵(4)以11～13L/h体积流量向金属滚筒(6)内部输送纺丝溶液(15)；