[发明专利]一种规模化生产纳米纤维/织物复合材料的装置及方法

说明书

本发明涉及一种规模化生产纳米纤维/织物复合材料的装置，包括：沿着织物传送方向上设置的退绕辊筒、若干个传送导辊、至少一个接地的金属滚筒收集机构、若干个压辊以及卷绕辊筒；所述金属滚筒收集机构相应设有一组喷射机构，以及与所述喷射机构相连的直流高压电源和纺丝液供给机构。该装置结构简单，易于实现连续化、规模化生产，提高纳米纤维/织物复合材料的生产效率。本发明还涉及一种规模化生产纳米纤维/织物复合材料的方法，工艺简单、生产稳定且连续、成本可控、能耗低，成功满足了纳米纤维/织物复合材料的产业化需求。

技术领域

本发明涉及纺织复合材料、纺织机械领域，具体涉及一种规模化生产纳米纤维/织物复合材料的装置及方法。

背景技术

纳米纤维材料因其纤维直径小，且具有高孔隙率、高比表面积和高表面能等诸多优异的物理化学性能，已广泛应用于过滤材料、防水透湿、电池隔膜、生物组织工程等领域。静电纺丝技术是目前制备纳米纤维的主要方法之一，其工艺简单且操作方便，已有PET、PA、PU、PVA、PAN、PVDF等多种高聚物可以通过静电纺丝技术加工成纳米纤维材料。

近年来，静电纺丝技术的工业化生产和应用也受到了广泛关注。相比于已经工业化生产的纺丝技术如熔融纺丝、湿法纺丝、液晶纺丝等，传统的静电纺丝技术所使用的针头纺丝效率低、耗时长，难以达到稳定连续的工业化生产要求。针对此问题，已有诸多文献和专利报道了多针头静电纺丝和槽式无针头静电纺丝等新型的、效率更高的静电纺丝技术，这些新技术对静电纺丝技术的规模化生产起到了积极的推动作用。此外，静电纺丝制备的纳米纤维膜力学性能难以达到很多领域的使用要求，这也是限制其产业化应用的另一个重要原因。

通过新型的静电纺丝技术将纳米纤维沉积在二维材料的表面，制备纳米纤维/二维材料的复合材料是解决上述两个问题的一种简单有效的方法。一方面，使用新型的静电纺丝技术可以有效地解决静电纺丝生产效率低和加工稳定性差的问题。另一方面，以二维材料为骨架材料可以使复合材料的力学性能达到工业化生产的要求。

织物是一种在诸多领域广泛使用的二维材料，常见的织物具有产品丰富、力学性能好、生产加工稳定且成本可控等优点。以织物为基材制备纳米纤维/织物复合材料，可以充分发挥织物和纳米纤维的优点，所制备的复合材料兼具纳米纤维膜的功能化、智能化和织物良好的力学性能、丰富多彩的应用等特点。但是现有技术中缺少能够规模化生产纳米纤维/织物复合材料的装置和工艺。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种规模化生产纳米纤维/织物复合材料的装置及方法。

本发明所提供的技术方案为：

一种规模化生产纳米纤维/织物复合材料的装置，包括：沿着织物传送方向上设置的退绕辊筒、若干个传送导辊、至少一个接地的金属滚筒收集机构、若干个压辊以及卷绕辊筒；

所述金属滚筒收集机构相应设有一组喷射机构，以及与所述喷射机构相连的直流高压电源和纺丝液供给机构。

本发明中金属滚筒收集机构、喷射机构、直流高压电源和纺丝液供给机构组成为静电纺丝装置。

本发明中的装置结构简单，可以实现连续稳定地生产，成功满足了纳米纤维/织物复合材料的产业化需求。

本发明中的金属滚筒收集机构的数量可以为1～8个。作为优选，所述金属滚筒收集机构的数量为2、4、6或8个。

本发明中的金属滚筒收集机构可以由铝、铜、铁或钢制成。作为优选，所述金属滚筒收集机构为铝制圆鼓金属滚筒，其直径为500-3500mm。

本发明中所述金属滚筒收集机构至少有一个设置在织物的反面以及至少有一个设置在织物的正面。该结构设计实现织物正反两面均可以沉积纳米纤维。