[发明专利]一种球形自由界面熔体静电纺丝装置

说明书

本发明属于熔体静电纺丝设备技术领域，具体涉及一种球形自由界面熔体静电纺丝装置，以球面喷头做为纺丝端口，以球面接收体做为纤维接收面，采用环形流道设计，聚合物被加热熔融成熔体后沿周向均匀分布，通过环形流道均匀分布到球形喷头的球形外表面，纺丝喷头端接地，纤维接收端接高压电极，在其共同作用下，纺丝端口与接收面之间形成高压匀强电场，球面喷头的球形外表面感应带电，其上均匀分布的熔体被极化，进而激发形成多射流，由于球形外表面是光滑的自由界面，射流带同种电荷，射流与射流之间的排斥力使其发生微小位移，最终在光滑自由界面上达到平衡，形成间隔均匀的阵列排布式射流，射流下落过程中冷却固化形成纤维。

技术领域：

本发明属于熔体静电纺丝设备技术领域，具体涉及一种球形自由界面熔体静电纺丝装置，能够提高熔体静电纺丝的效率。

背景技术：

静电纺丝是利用高压静电将聚合物熔体或者溶液制备成超细纤维的工艺，具有设备简单和操作容易的特点，受到了广泛的关注，是目前制备聚合物连续纳米纤维最重要的方法之一。随着纳米材料技术的不断发展，静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术，在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电和食品工程方面发挥巨大作用。中国专利201320542047.1公开的一种半球状静电纺丝喷头，设有喷管和喷嘴，喷嘴上部套入喷管下部，喷嘴下部呈半球体，半球体上设有网孔，所述网孔的目数为10～500目；所述喷管下部与喷嘴上部配合的长度为3～4mm，所述喷管下部设有与喷嘴上部装配的倒角；中国专利200920114032.9公开的一种中空圆环管道多喷头和球面成膜的静电纺丝制膜装置，包括电源、输送线、N个装有储液的可调压推进器、与可调压推进器相同个数的同心圆分布的中空圆环管道、N－1个绝缘中空连接管、N－1个开关阀、管道连接件、喷头、多孔性球面成膜接收器和接地线；N个装有储液的可调压推进器分别与各自的中空圆环管道连通，相邻中空圆环管道均由管道连接件连接，相邻中空圆环管道间由装有开关阀的绝缘中空连接管连通，每一个中空圆环管道下方等间距布置喷头，电源经输送线与每一个中空圆环管道连接，中空圆环管道下方设置一个多孔性球面成膜接收器及其接地线；中国专利201710046822.7公开的一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置，包括供液系统、分离电场控制系统、球形旋转喷丝系统和纳米纤维收集系统，供液系统包括气瓶、纺丝液贮液瓶、油浴槽和导液管，所述纺丝液贮液瓶设置在的油浴槽内，所述纺丝液贮液瓶与导液管到刷液槽形成连通器结构，所述纺丝液贮液瓶通过气管与气瓶连接，所述气管上、靠近气瓶处依次设有总阀和减压阀，所述分离电场控制系统包括高压发生器、金属圆环、圆柱座和支座，所述支座设置在纺丝液贮液瓶上端，所述圆柱座设置支座上，所述金属圆环套装在圆柱座上、与高压发生器连接；中国专利201711439204.5公开的一种杆传动串联式球形多喷头静电纺丝装置，包括多个通过耐腐蚀性绝缘杆件连接的球形喷头，耐腐蚀性绝缘杆件与电机传动装置连接；每个球形喷头设于一个储液装置的顶部，每个储液装置顶部设有一个金属圆环，球形喷头设于该金属圆环内，金属圆环表面设有金属接线柱，金属接线柱通过耐高压电线与高压发生器连接；储液装置的底部通过耐腐蚀性绝缘输液管依次连通溶液缓冲器、蓄液瓶，溶液缓冲器与蓄液瓶之间接有供液泵，溶液缓冲器与各储液装置之间的支路上均设有控制阀门，从球形喷头喷出的纳米纤维由接收装置接收；中国专利201810375614.6公开的一种多孔球形静电纺丝喷头，其特征在于，所述多孔球形静电纺丝喷头为表面光滑的实心球体，其球面上分布有多个孔；多孔球形静电纺丝喷头通过传动轴与电机一连接，多孔球形静电纺丝喷头的下部浸渍于储液槽内的纺丝液中，纺丝液与高压发生器的正极连接，供液装置通过蠕动泵与储液槽的底部连通；多孔球形静电纺丝喷头的上方设有接收装置；中国专利201810417357.8公开的定纺丝液曲率下控制电场分布的球形静电纺丝喷头，包括球体，所述的球体包括铜质球体，铜质球体的表面具有多个凹槽，多个聚四氟乙烯填充块安装在所述凹槽中，聚四氟乙烯填充块的外表面与铜质球体的外表面曲率一致；上述专利产品都是针对溶液设计的，不能满足熔体静电纺丝的市场需求，因此需要提高熔体静电纺丝的生产效率。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，研发一种球形自由界面熔体静电纺丝装置，在结构紧凑和操作简便的前提下，提高熔体静电纺丝的生产效率。