[发明专利]旋转式双针头静电纺丝装置及其制备均匀纳米纤维膜方法

说明书

技术领域

本发明属于纺织机械技术领域，涉及一种静电纺丝装置，具体涉及一种旋转式双针头静电纺丝装置，本发明还涉及利用该装置制备均匀纳米纤维膜的方法。

背景技术

纳米纤维广泛应用于电池隔膜、过滤器、再生医疗、创伤敷料、电解质膜、纳米胶囊、纳米补强、传感器等。静电纺丝是一种简单有效而又经济的制备纳米纤维的方法，可制备出直径为几十纳米到数微米的微/纳米纤维。

传统的实验室级静电纺丝技术一般都集中于单针头静电纺丝，但该工艺获得纤维的效率较低，产量小，无法达到工业化要求。为了解决产量小这一问题，研究人员普遍采用多针头纺丝装置，期望通过这一方法实现规模化生产，从而获得大面积的纤维膜。但是当纺丝针头数量增加，使得间距减小到一定程度时，临近针头尖端的液滴和喷出的射流相互之间的电场排斥力增加，导致射流的不稳定性增强，使得最终收集的纳米纤维膜的厚度不一，均匀性较差。

有学者利用两根带有多针头的水平喷管进行平行错位排列，同一喷管上针头的间距为100mm，喷头内径为0.1～2mm，通过此方法可一定程度上减小喷头间的电场干扰，并且纺丝效率也显著提高。这种方法虽然将针头进行了错位配置，但是很难保证不同针头纺出的纤维膜完全覆盖整个接收屏，最后纺出的整张纤维膜在某些区域会收集不到纤维，或者稀密相间，因此造成了纤维膜的不均匀。另有学者利用多针头的水平喷管横向往复运动，最后基本能保证每一个区域都能收集到纤维，但是边缘区域的纤维膜较其他区域要薄。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转式双针头静电纺丝装置，以提高纳米纤维的单位时间产量以及纤维膜的均匀性。

本发明的另一目的是提供利用上述装置制备均匀纳米纤维膜的方法。

本发明所采用的技术方案是，一种旋转式双针头静电纺丝装置，包括旋转喷丝装置、收集装置和调温调湿装置，旋转喷丝装置和调温调湿装置设置在由金属板组装而成的密封纺丝仓内；

旋转喷丝装置包括水平喷管，水平喷管通过升降架固定在旋转平台上，旋转平台与旋转轴连接，通过电机驱动旋转轴旋转，从而带动旋转平台旋转，旋转平台上还设置有微量注射泵和直流高压发生器；

水平喷管顶部设置有一对金属针头，水平喷管底部通过导线与直流高压发生器连接，水平喷管的进液口通过导液管与注射器连接，注射器由微量注射泵驱动注射。

本发明的特点还在于，

收集装置包括导帘辊a、导帘辊b、卷帘辊a、卷帘辊b和收集帘，纺丝仓两侧开有供收集帘通过的条形口，导帘辊a和导帘辊b、卷帘辊a和卷帘辊b分别位于收集帘两侧，导帘辊a和导帘辊b使得收集帘保持水平，卷帘辊a和卷帘辊b驱动收集帘运动，卷帘辊a接地。

收集帘的宽度为400mm～600mm。

调温调湿装置包括温度调节器和湿度调节器。

水平喷管上两金属针头间的距离为200mm～400mm。

本发明所采用的另一技术方案是，一种均匀纳米纤维膜的制备方法，所采用的旋转式双针头静电纺丝装置，包括旋转喷丝装置、收集装置和调温调湿装置，旋转喷丝装置和调温调湿装置设置在由金属板组装而成的密封纺丝仓内；

旋转喷丝装置包括水平喷管，水平喷管通过升降架固定在旋转平台上，旋转平台与旋转轴连接，通过电机驱动旋转轴旋转，从而带动旋转平台旋转，旋转平台上还设置有微量注射泵和直流高压发生器；

水平喷管顶部设置有一对金属针头，水平喷管底部通过导线与直流高压发生器连接，水平喷管的进液口通过导液管与注射器连接，注射器由微量注射泵驱动注射；

收集装置包括导帘辊a、导帘辊b、卷帘辊a、卷帘辊b和收集帘，纺丝仓两侧开有供收集帘通过的条形口，导帘辊a和导帘辊b、卷帘辊a和卷帘辊b分别位于收集帘两侧，导帘辊a和导帘辊b使得收集帘保持水平，卷帘辊a和卷帘辊b驱动收集帘运动，卷帘辊a接地；

收集帘的宽度为400mm～600mm；

调温调湿装置包括温度调节器和湿度调节器；

水平喷管上两金属针头间的距离为200mm～400mm；

具体按照以下步骤实施：