[实用新型]一种用于高粘度聚合物多射流的熔体静电纺丝装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物熔体静电纺丝的装置，特别是涉及一种用于高粘度聚合物多射流的熔体静电纺丝装置，属于静电纺丝领域。

背景技术

工业上常用的粘度较低的高聚物熔体，熔体静电纺丝法可以制备出质量良好的超细纤维，但对于粘度较高的高聚物熔体，纺丝过程中容易堵住喷丝头，不易形成射流，影响纺丝效率和质量。

高聚物熔体具有一种叫做包轴效应的弹性流变效应，其原因由于靠近转轴表面的流体的线速度较高，分子链被拉伸缠绕在轴上。取向了的分子又自发恢复到卷曲构象的倾向，但此弹性回复受到转轴的限制，使这部分弹性能表现为一种包轴的内裹力，把熔体分子沿轴向上挤，形成包轴层。

专利CN102191568A提到一种利用包轴效应的熔体静电纺丝的装置，其方法是利用单根毛细管，至从上而下纺丝。由于包轴效应是将熔体分子沿轴向上挤，此装置并未充分利用此原理，且单喷头只能形成单射流，效率较低。

发明内容

本发明的目的是设计一种用于高粘度聚合物多射流的熔体静电纺丝装置，利用磁场力驱使回转纺丝杆绕固定轴在聚合物熔池转动，使高粘度熔体沿转轴上升，同时在电场力作用下形成多射流，最终在接收装置上形成纤维。调节电场强度、纺丝距离、电机转速和聚合物熔池温度等参数，可以制备出不同粘度的高粘度聚合物纤维，简捷高效。

实现上述目的的技术方案是，一种用于高粘度聚合物多射流的熔体静电纺丝装置，由驱动部分、纺丝部分、接收部分和抽风部分四部分组成，驱动部分、纺丝部分、接收部分和抽风部分以从下到上的位置顺序放置。其中驱动部分由环形磁铁片、托盘、旋转电机、牙状下边缘和条形磁铁片构成，环形磁铁片粘在托盘上与旋转电机相连，整体位于聚合物熔池隔热层下方，牙状下边缘位于回转纺丝杆下端，其斜边上贴有条形磁铁片，牙状下边缘的条形磁铁片的磁性与环形磁铁片的磁性相同。旋转电机转动时，托盘连同环形磁铁片一起转动，环形磁铁片与条形磁铁片之间的斥力推动回转纺丝杆转动，旋转电机转速越大，回转纺丝杆旋转越快。

本发明一种用于高粘度聚合物多射流的熔体静电纺丝装置，纺丝部分由回转纺丝杆、温控箱、聚合物熔池内壁层、聚合物熔池加热层、聚合物熔池隔热层、轴承、固定轴、紧固螺钉和密封圈构成。聚合物熔池池壁有三层，聚合物熔池内壁层、聚合物熔池加热层、聚合物熔池隔热层从内到外依次排列，聚合物熔池加热层接有温控箱，温控箱位于聚合物熔池隔热层以外，整体构成熔池的加热部分，使池内物料熔融并保温，回转纺丝杆、轴承、固定轴、紧固螺钉和密封圈均位于聚合物熔池内壁层以内。固定轴通过紧固螺钉固定在熔池底部，其下端与聚合物熔池内壁层的连接部分加有密封圈，避免高聚物熔体溢出，固定轴与回转纺丝杆通过轴承联接，轴承内圈与固定轴过盈配合，轴承外圈与回转纺丝杆过盈配合。回转纺丝杆为圆柱状空心杆，顶部为凹陷半球状，底部有一圈牙状下边缘，在环形磁铁片与条形磁铁片之间磁场斥力作用下，高聚物熔体因包轴效应在回转纺丝杆附近聚集并沿回转纺丝杆逐渐上升到顶端边缘处。

本发明一种用于高粘度聚合物多射流的熔体静电纺丝装置，接收部分由带孔电极板和静电发生器构成。带孔电极板置于回转纺丝杆上方，有多排垂直通孔，静电发生器给带孔电极板提供电势与回转纺丝杆形成电势差，聚集到回转纺丝杆上边缘的熔体在电场力的拉伸作用下形成多股射流，在带孔电极板得到纤维。

本发明一种用于高粘度聚合物多射流的熔体静电纺丝装置，抽风部分由抽风箱和抽风机构成。抽风机为抽风箱提供动力，抽风箱置于带孔电极板上方，沿回转杆纺丝的旋转方向垂直向上抽风，对纤维起到风力拉伸的作用，有助于纤维收集和降低纤维直径。

本发明一种用于高粘度聚合物多射流的熔体静电纺丝装置，尤其适用于熔体流动速率小于30g/min的高粘度聚合物熔体，纺丝原料可以是聚合物颗粒料、粉料、切片或熔体，内聚合物熔池加热层可以采用闭环的温度控制，接收装置可以采用导电平板、导电网、卷筒等，静电发生器的输出极可为正极或负极，抽风装置风压可调，旋转电机为无极变速。