[发明专利]一种气流辅助的离心静电纺丝装置

说明书

本发明提出了一种气流辅助的离心静电纺丝装置，本发明装置采用电磁感应加热，电磁感应加热组件和热电偶测温装置通过高速导电滑环与控制器相连接；纺丝板上设有圆环排列的多组椭球形凸台，促进纺丝纤维的取向；本发明中纤维在通风机吹出气流的辅助作用下收集；本发明将离心纺丝技术和静电纺丝技术相结合，可实现熔体离心静电纺丝，提高纤维产量。本发明具有效率高，产量可调，纤维易于收集，纤维性能高等优点。

技术领域

本发明涉及一种气流辅助的离心静电纺丝装置，属于机械设计领域。

背景技术

纳米纤维具有高比表面积、高孔隙率、低密度、良好延展性、易于功能化设计等优异的特性，使其突破传统纺丝纤维应用领域，向生物医药、高效过滤、电池隔膜和组织工程支架等新领域进行延伸，因此如何低成本高效率地制备具有优异性能的纳米纤维成了社会发展的重要需求及众多科研工作者的研究方向。

普通静电纺丝是一种直接制备纳米纤维的方法，但通常只能够制备结构比较单一的无纺纳米纤维，纺丝效率非常低，而且静电纺丝所需要的操作电压一般也比较高，存在较大的安全风险，这些缺点阻碍了静电纺丝工业化的进程。

离心纺丝技术制备纤维效率较高，但是其制备的纤维直径较大，还远远达不到纳米级别，并且所制备的纤维的直径差别比较大，影响了离心纺丝的推广和所得纤维的广泛应用。

离心静电纺丝技术是一种将离心纺丝和静电纺丝相结合的新型纺丝方法，在纺丝过程中，离心力和静电力两种力同时作用于流体上，高分子流体就会被充分拉伸变长并变细固化，从而制备出具有优良性能的超细纤维。这种新技术不仅克服了由单一方法制备纳米纤维的上述缺点，并且完美地将离心纺丝和静电纺丝的优点结合在了一起。离心静电纺丝技术的出现不仅提高了纺丝效率，而且其制备的纤维力学性能优良，取向度较高，还适用于多种原料。离心静电纺丝技术的出现使纳米纤维的发展又上了一个台阶，使纳米纤维的大规模产业化生产成为可能。因此，构思并设计出适用于工业化生产的离心静电纺丝装置就成了众多研究者的研究方向和目标。中国专利 CN110656383A公布了一种离心静电纺丝装置可连续生产纳米纤维，但该装置不能实现熔体离心静电纺丝，所采用的溶液离心静电纺丝存在纤维产量低、大量有毒溶剂挥发、纤维强度弱等问题；中国专利CN110257929A公布了一种离心静电纺丝设备，可解决纺丝纤维直径过大问题，但该装置产量低，难以实现工业化生产。中国专利CN107354522A公布了一种非接触加热的离心静电纺丝装置，可实现熔体离心静电纺丝，但在实际生产过程中发现，该装置在纳米纤维的收集方面存在一定困难，纤维易打卷，不能实现连续收集，并且纤维取向度不够，纤维较脆，性能不高，因此为了克服上述装置的缺点，实现工业级批量化连续生产纳米纤维，在大量实践和前述专利CN107354522A的基础上，发明人提出了本专利的设计。

发明内容

本发明主要针对上述缺点，设计了一种气流辅助的离心静电纺丝装置，聚合物射流在离心力和静电力的作用下拉伸变细，纤维在通风机吹出的气流的辅助作用下，向下沉积，方便收集，本发明将离心纺丝与静电纺丝两种技术相结合，能实现连续生产和收集超细纤维。

本发明提出了一种气流辅助的离心静电纺丝装置，该装置主要包括伺服电机、挤出机、齿轮泵、弯管、密封环、保温层、半圆形挡环、中空进料轴、高速电机、实心转轴、联轴器组件、齿轮传动组件、角接触球轴承、高速滑环、电磁感应加热组件、纺丝甩盘组件、通风机、通风管、通风圈、通风圈支架、挤出机支架、中空进料轴支架、联轴器支架、纺丝甩盘支架、金属板、挤出机支撑板、联轴器支撑板、收集圈支撑板、纺丝喷头、纺丝喷帽、静电收集圈、高压发生器、温度控制器、热电偶测温装置。