[实用新型]一种高压气流辅助喷头自旋转静电纺丝装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高压气流辅助喷头自旋转静电纺丝装置，属静电纺丝领域。

背景技术

聚合物纳米纤维及其复合材料由于优异的高孔隙率、高比表面积、低密度、优异延展性等优点正受到科学界越来越多的关注。目前聚合物微纳米纤维制备技术主要包括模板聚合法、相分离法、自组装法和纺丝加工方法，其中纺丝加工法又包括熔喷法、静电纺丝法、离心纺丝法、双组分复合纺丝法等，不同的制备技术具有其自身优势和其相对局限性。

熔喷法是目前工业生产非织造材料的最常用的方法，是依靠高速、高温气流喷吹聚合物熔体使其得到迅速拉伸而制备超细纤维的一种方法。熔喷工艺由于具有工艺流程短，生产效率高等优点使其发展迅速，从七十年代以后便进入民用市场开始工业化生产。但熔喷法纺丝其内部热流道复杂加之模头的喷丝孔径很小，极易导致纺丝过程中熔体堵塞，且纺丝纤维直径大多为5微米左右，均为短纤维。

离心纺丝是一种将聚合物熔体借助高速旋转的装置所产生的离心力和剪切力由细孔甩出而制备超细纤维的传统纺丝技术。离心纺丝装置的特点在于它利用纺丝装置旋转产生的离心力进行纺丝，所制成的纤网不但均匀性好而且纤网的面密度也远高于低面密度的静电纺纤网,但它需要利用外力让纺丝喷头进行旋转，纺丝过程中可变因素不易控制。

静电纺丝法，其原料适用性广、成本低、设备简单等优点，被学术界和工业界广泛认为是一种产业化制备微纳米纤维的简单高效的方法，也是最有前景的工艺方法。其基本原理是，聚合物溶液或熔体在高压静电场力的作用下，在毛细管末端形成泰勒锥，进而飞向接收装置，溶液中的溶剂蒸发或熔体固化，最后在接收装置上形成超细纤维。尽管静电纺丝应用前景广阔，但由于溶液静电纺丝大多使用针头喷丝，产量极低，而熔体静电纺丝目前所纺纤维直径较粗及产业化困难，使得自身的发展均受到制约。

为了得到更好的纺丝纤维，一些研究学者尝试将不同纺丝技术结合起来，如中国专利201010594117.9结合离心和静电，利用金属丝网旋转将熔体甩出进行纺丝，该专利存在熔体进料至金属丝网过程不均匀问题。美国申请的国际专利WO2005/033381A2提出一种电吹法纺制透明质酸纤维的装置，将熔喷纺丝产量高和电纺纤维直径细的优点相结合，虽然该装置利用高压气流对溶液静电纺丝进行辅助，以利于溶液更快的流出，加快了纺丝纤维的效率，但它本身还是利用单根喷针，单位产量没有质的变化，其次它仅适用于溶液纺丝，可防种类有限。

实用新型内容

本实用新型在保证纺丝纤维直径细度的前提下，以提高纺丝产量为目标，提出一种高压气流辅助下的自旋转离心电纺装置，将熔喷纺丝的高压气流原理与离心电纺装置相结合，即解决了溶液电纺单喷针效率低的问题，同时又克服了熔喷纺丝法纤维直径粗、模头加工难度大等缺点。该装置采用拆装式设计，通过喷头的更换可实现装置可维护性、维护费用低。

实现上述目的的技术方案是：一种高压气流辅助喷头自旋转静电纺丝装置，包括进料装置、空压机、纺丝喷头、电极板、高压静电发生器、铺网带、热轧辊、抽风系统和接收装置，空压机通过气体流量调节阀与纺丝喷头气流道连接，进料装置通过溶液流量调节阀与进料流道相连，铺网带安装于纺丝喷头正下方，电极板紧贴铺网带上表面，接高压静电发生器，为了利于抽风系统的正常工作，电极板采用网孔均布结构，目数20-500目，抽风系统处于电极板正下方。

本实用新型一种高压气流辅助喷头自旋转静电纺丝装置，其中纺丝喷头包括用于调节溶液流量的调节阀及控制气体流速的气体调节阀、纺丝喷头主体、旋转体、溶液纺丝旋转喷嘴、引导气体流向的喷头气帽和进料流道。为实现装置可维护性，喷头采用可拆装式设计，溶液纺丝旋转喷嘴与旋转体下腔及旋转体上腔与喷头主体之间均通过螺纹连接，旋转体上腔和下腔为两部分，可实现自由旋转，喷头气帽与喷头主体通过螺纹连接，喷头气帽内壁与纺丝旋转喷嘴外壁配合形成向外扩散的环形气流道。

本实用新型一种高压气流辅助喷头自旋转静电纺丝装置，其中溶液纺丝旋转喷嘴为锥形夹层式，夹层内部采用漩涡流道结构，可在液体离心力作用下实现自由旋转。

本实用新型一种高压气流辅助喷头自旋转静电纺丝装置，喷头气帽为独立设计，与喷头主体通过螺纹连接，并与纺丝旋转喷嘴配合形成向外扩散的环形气流道。

本实用新型一种高压气流辅助喷头自旋转静电纺丝装置，结合了熔喷纺丝法、离心纺丝法和静电纺丝法，同时确保了纺丝质量和纺丝效率，装置设计简便，可随时更换纺丝喷头以进行维护，满足更广阔的市场需求。

附图说明