[发明专利]无针静电纺丝装置、驱动连续电极线及收集纤维网的方法

说明书

一种用于无针静电纺丝装置的连续线驱动系统，静电纺丝装置包括静电纺丝外壳，并且在静电纺丝外壳内，从涂覆在穿过静电纺丝外壳的多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网。连续线驱动系统包括主线驱动筒和从线驱动筒，主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件，每个线引导件包括用于接收多根连续电极线中的一根连续电极线的通道或凹槽。连续线驱动系统在静电纺丝装置的外部，并且连续线驱动系统驱动多根连续电极线通过静电纺丝外壳。

技术领域

本发明涉及一种无针静电纺丝装置、用于该装置以及收集纤维网的方法，并且更具体地，涉及一种包括连续线驱动系统的无针静电纺丝装置、用于驱动多根连续电极线通过静电纺丝装置的方法以及用于从无针静电纺丝装置的静电纺丝外壳收集纳米级或亚微米级聚合物纤维网的方法。

背景技术

纳米级或亚微米级的纤维可用于各种应用，包括过滤、组织工程、防护服、复合材料、电池隔膜、储能等。静电纺丝是用于在该规模上生成高质量纤维的方法之一。然而，虽然静电纺丝相对容易进行，但是它具有非常低的产量以及随后的非常高的生产成本。因此，大量静电纺丝纳米级和/或亚微米级纤维是不经济的。因此，除了高价值的应用外，纳米纤维的静电纺丝已被广泛地包含在学术研究中。

在当前的注射喷嘴、针头喷射和纺丝喷射制造工艺中的生产率通常在约0.05克/小时(g/hr)至约0.15g/hr/喷嘴/喷射的范围内。已经研究和/或使用了多种方法来提高生产率。这些方法包括气体辅助静电纺丝；使用多喷嘴系统；使用无喷嘴/无针系统；和增加纺丝喷射总数。然而，这些方法中的每一种都有其问题，导致每台(商业可用)机器的最大持续生产率不超过2公斤/小时(kg/hr)。与喷嘴/针系统相关的问题包括：喷嘴/针孔堵塞；难以优化喷嘴阵列；并且难以保持通过每个喷嘴的均匀进料速率。与无喷嘴/无针系统相关的问题包括：无法控制溶液储存器中的溶剂蒸发，导致溶液浓度和粘度变化；以及聚合物层涂层积聚在静电纺丝元件的表面上，导致纤维纺丝速率的显著降低。

这些和其它缺点通过本发明的各方面来解决。

发明内容

本发明的各方面涉及用于无针静电纺丝装置的连续线驱动系统，静电纺丝装置包括静电纺丝外壳，并且在静电纺丝外壳内，从涂覆在穿过静电纺丝外壳的多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网。连续线驱动系统包括主线驱动筒和从线驱动筒，主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件，每个线引导件包括用于接收多根连续电极线中的一根连续电极线的通道或凹槽。连续线驱动系统在静电纺丝装置的外部，并且连续线驱动系统驱动多根连续电极线通过静电纺丝外壳。

本发明的各方面还涉及用于驱动多根连续电极线通过静电纺丝装置的方法，静电纺丝装置包括静电纺丝外壳，并且在该静电纺丝外壳内，从涂覆在多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网。该方法包括：将多根连续电极线布置在主线驱动筒和从线驱动筒上；以及旋转主线驱动筒，以驱动多根连续电极线通过静电纺丝外壳。主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件，每个线引导件包括用于接收多根连续电极线中的一根连续电极线的通道或凹槽。主线驱动筒和从线驱动筒位于静电纺丝装置的外部。

本发明的进一步的方面涉及用于从静电纺丝外壳收集纳米级或亚微米级聚合物纤维网的方法，静电纺丝外壳包括静电纺丝区，并且在静电纺丝区内，从涂覆在多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网。该方法包括：从基板供应辊上展开基板；用基板张紧器张紧基板；驱动基板通过静电纺丝外壳和基本上平行于其上涂覆有液体聚合物层的多根连续电极线的静电纺丝区；从涂覆在静电纺丝区中的多根连续电极线上的液体聚合物层静电纺丝纳米级或亚微米级聚合物纤维；收集基板上的纳米级或亚微米级聚合物纤维作为聚合物纤维网；以及将聚合物纤维网和基板驱出静电纺丝外壳。

附图说明