[发明专利]一种规模化制备纳米纤维的装置及方法

权利要求书

1.一种规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于：包括封闭式储液槽(2)，封闭式储液槽(2)下方设有精确给液导管(3)，精确给液导管(3)下方设有圆环状喷丝头(4)；每个圆环状喷丝头(4)的左右两侧均设有电绝缘隔板(5)，圆环状喷丝头(4)的前后两侧分别设有第一接收滚筒(6)、第二接收滚筒(7)；

直流高压电源(1)的正极与圆环状喷丝头(4)相连接，直流高压电源(1)的负极与第一接收滚筒(6)、第二接收滚筒(7)相连接；圆环状喷丝头(4)、第一接收滚筒(6)、第二接收滚筒(7)分别连接各自的驱动机构。

2.如权利要求1所述的一种规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于：所述精确给液导管(3)和圆环状喷丝头(4)的数量一致，一一对应设置。

3.如权利要求1所述的一种规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于：所述电绝缘隔板(5)与圆环状喷丝头(4)的圆形面平行；所述第一接收滚筒(6)、第二接收滚筒(7)均与圆环状喷丝头(4)的圆形面垂直。

4.如权利要求1所述的一种规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于：所述第一接收滚筒(6)连接第一直流电机(8)，圆环状喷丝头(4)连接第二直流电机(9)，第二接收滚筒(7)连接第三直流电机(10)；第一接收滚筒(6)、圆环状喷丝头(4)、第二接收滚筒(7)分别由第一直流电机(8)、第二直流电机(9)、第三直流电机(10)带动旋转。

5.如权利要求4所述的一种规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于：所述第一直流电机(8)、第二直流电机(9)、第三直流电机(10)均连接控制面板(11)，第一直流电机(8)、第二直流电机(9)、第三直流电机(10)的转速和控制开关均集成在控制面板(11)上。

6.如权利要求1所述的一种规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于：所述精确给液导管(3)包括空心销钉(302)，空心销钉(302)上部的外径大于下部的外径，弹簧(303)套在空心销钉(302)下部外周，弹簧(303)下端抵住滚珠(304)，滚珠(304)下端抵住圆环状喷丝头(4)；空心销钉(302)、弹簧(303)均设于导管外壳(301)内部，滚珠(304)部分位于导管外壳(301)内、部分位于导管外壳(301)外。

7.如权利要求1所述的一种规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于：所述精确给液导管(3)由导管外壳和海绵块构成，海绵块设于导管外壳内，海绵块下端抵住圆环状喷丝头(4)。

8.如权利要求1所述的一种规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于：所述圆环状喷丝头(4)中心设有固定轴套(42)，固定轴套(42)通过连接件(43)与外周的圆环(41)连接；各圆环状喷丝头(4)的固定轴套(42)均设置于同一个连接轴上，该连接轴与对应的驱动机构连接；

所述圆环(41)由电导体材料制成，圆环(41)的宽度与直径之比是1∶3～1∶100。

9.如权利要求1所述的一种规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于：

所述直流高压电源(1)输出的电压是0～60kV；

所述封闭式储液槽(2)用于存储聚合物溶液，并防止溶剂挥发，其由耐腐蚀材料制成；

所述电绝缘隔板(5)由电绝缘材料制成，起到隔绝圆环状喷丝头(4)之间的电场相互干扰的作用；

所述圆环状喷丝头(4)与第一接收滚筒(6)、第二接收滚筒(7)的距离调节范围是0～50cm；

所述圆环状喷丝头(4)、第一接收滚筒(6)、第二接收滚筒(7)的转速是0～5000r/min。

10.一种规模化制备纳米纤维的方法，采用如权利要求1～9任一项所述的一种规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：调节好圆环状喷丝头(4)与第一接收滚筒(6)、第二接收滚筒(7)之间的纺丝距离；

步骤2：在封闭式储液槽(2)内注入聚合物溶液，聚合物溶液经封闭式储液槽(2)下方设置的精确给液导管(3)输出，并均匀涂覆在精确给液导管(3)下方设置的圆环状喷丝头(4)上；

步骤3：通过各驱动机构调整圆环状喷丝头(4)和第一接收滚筒(6)、第二接收滚筒(7)的转速，使圆环状喷丝头(4)和第一接收滚筒(6)、第二接收滚筒(7)以设定的转速转动；

步骤4：打开直流高压电源(1)，调节到设定电压，均匀涂覆在圆环状喷丝头(4)上的聚合物溶液液滴在高压静电和离心力的作用下被拉伸成纳米纤维，分别被收集在两侧的第一接收滚筒(6)、第二接收滚筒(7)上。