[发明专利]离心静电纺纳米纤维的连续收集装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种离心静电纺纳米纤维的连续收集装置。

背景技术

青岛中科昊泰新材料科技有限公司与北京化工大学共同申请的发明专利申请（名称为“一种微分分流离心纺丝法制备纳米纤维的装置”，申请号为“201310163308.3”）中有一个旋转的圆锥面，使溶液向膜的形态过渡，在圆锥面的外沿有沟槽，在沟槽处，溶液膜被撕裂成丝状。所述沟槽呈径向的放射状分布，每个沟槽仅有一个溶液进口和一个溶液出口，影响纺丝效率及难以实现纳米级的纺丝。而且纤维收集带上对应于溶液出口的主收集带部所在平面与旋转体的旋转轴线垂直（既主收集带部平铺设置在旋转体下方），同时，圆锥面上的溶液出口方向与旋转体的旋转轴线有一定大小的夹角，所收集的纳米纤维丝在收集带的中间部分最厚，而边上最薄（如图5所示），存在厚薄不均的问题，使用时需裁掉边上较薄部分，进而影响利用率，存在浪费。

一美国的专利申请（名称为“Apparatuses and methods for the deposition of nanofibers on substrate”申请公开号为“US20120295021A1”），其技术方案存在的缺陷：1、收集底材（substrate，相当于本申请中的收集带）的移动方向与纺丝旋转盘的旋转轴线是垂直的，（既主收集带部平铺设置在旋转体下方），所收集的纳米纤维丝在收集带的中间部分最厚，而边上最薄（如图5所示），存在厚薄不均的问题，使用时需裁掉边上较薄部分，进而影响利用率，存在浪费。2、喷针或喷嘴在纺丝旋转盘的径向上的内孔横截面尺寸相同，溶料进入到喷针或者喷嘴直至到达出口被甩出其内孔尺寸没有变化，仅仅是利用离心力将溶料从内圆向直径大的外圆挤出，没有使溶料从多于进口数量的出口挤出，纺丝溶料没有进一步被分丝，影响丝的粗细程度；3、被甩出的丝挂在静止且立在旋转盘周边的立柱后，靠旋转的针头相对立柱的移动产生拉丝过程，容易拉断纤维丝，导致纤维丝凌乱，影响收集效果。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题而提供一种离心静电纺纳米纤维的连续收集装置，改现有技术主收集部平铺在旋转杯下方的方案为主收集部竖向设置在旋转杯外侧，且主收集部所在平面与旋转杯的旋转轴线之间的夹角为ａ：0≤ａ≤45度能够收集到厚度均匀的纤维布，避免出现收集的纤维布存在两边薄中间厚的问题。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：离心静电纺纳米纤维的连续收集装置，其特征在于包括若干组均匀分布在纺纳米纤维机构外围的收集机构，每组收集机构包括传动机构带动的收集带，所述收集带对应于所述纺纳米纤维机构上的溶料出口的部位为主收集部，所述主收集部所在平面与所述纺纳米纤维机构上的旋转杯的旋转轴线之间的夹角为ａ：0≤ａ≤45度。主收集部竖向设置避免出现现有技术收集的纤维布厚薄不一致的问题。现有技术中为了解决这一问题，通常需要切除不均匀部分，极大的浪费材料。主收集部竖向设置是相对应旋转杯的旋转轴而言的，即主收集部与旋转轴平行或者在0~45度角之间都定义为竖向设置。夹角ａ在0~45度角之间稍作改变时，仅改变纤维丝覆盖在收集带上的角度，并不会对厚薄产生影响，同样能够收集到等厚的纤维布。调节ａ角度时，主收集部所在平面以与溶料出口的切线方向平行的线为轴线旋转调整夹角ａ的角度。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采用如下技术措施：还包括静电库仑场力发生装置，所述的静电库仑场力发生装置使所述旋转杯外围存在静电场，使每个所述溶料出口带电并处于高电势，使主收集部处于低电势。高电势和低电势之间形成高压静电场，而高压静电场产生的库仑力，使纤维丝笔直前进，能够有序度可控收集纺制的纳米纤维丝的行走路径，避免出现纳米纤维丝随处飘逸无序的情形（或者换种说法，避免产生不稳定的三维鞭动现象）。

所述主收集部背面设置高压极性板，所述静电库仑场力发生装置使溶料出口处的带电极性与高压极性板的带电极性相反。由于收集带通常为皮带等绝缘材质制成，不能够直接带电，若要直接带电，则需采用金属材质，势必提升制造成本，而且也不容易采用卷绕的方式收集，因此采用高压极性板带电的方式，使旋转杯与收集带紧贴的高压极性板之间形成高压静电场。

所述高压极性板上设有复数个通风孔，对应于所述高压极性板处设有轴流式风扇。进一步控制被甩出的纤维丝到收集带的行走路径，并缩短纤维丝的固化时间。

为了方便收集，并卷绕成卷，每组收集机构上的收集带的一端系在一主动辊上，另一端固定并缠绕在被动辊上。