[发明专利]一种离心螺旋纺丝装置

说明书

本发明公开了一种离心螺旋纺丝头和使用该纺丝头的离心螺旋纺丝装置。离心螺旋纺丝头包括中空螺杆和与之相连接的同轴螺旋叶片两部分，螺旋叶片外缘端面垂直于轴向均匀分布有喷丝孔，螺杆高速旋转时料液在离心力作用下流经中空螺杆，从螺旋叶片尖端喷丝孔喷出。该离心螺旋纺丝装置克服了现有离心纺丝设备结构复杂、密封性差、纺丝均匀性不好等缺点，能很好的满足实际需要。

技术领域

本发明属于离心纺丝技术领域，具体涉及一种离心螺旋纺丝装置。

背景技术

离心纺丝和静电纺丝是目前制备超细纤维的两种最主要的方法。离心纺丝法是聚合物熔体或溶液借助高速旋转的装置所产生的离心力和剪切力由细孔甩出而成纤的方法。相较于传统的静电纺丝法，新的离心纺丝纳米技术的生产效率约提高了1000倍，成本低、纺丝效率高，可用来制备高聚物、金属、陶瓷、复合材料纤维等。随着科学技术的发展，离心纺丝已由最初的用来制备人造丝发展到现在的制备纳米纤维膜。随着离心纺丝的不断发展，离心静电纺丝应运而生，离心静电纺丝是将离心纺丝与静电纺丝相结合的一种新纺丝形式。

随着研究的逐渐深入，离心纺丝的一些突出问题也日益显现出来，例如高速旋转对电机的高要求以及轴承的质量、寿命、减震等问题；当高速离心纺熔体时，加热装置以及测温、控温系统的设计与选择复杂；接收装置为筒状，难以连续化生产；纤维直径较粗达不到相关超细纤维的要求等等。相关科研人员针对离心纺丝的缺点进行了一系列探索，尽管一定程度上改善了装置缺陷，但是发明本身仍存在着一定问题：如CN103215666A公开了一种新型离心熔体静电纺丝的装置，它利用高压电场力和高速离心力的共同作用，使高分子熔体纺出纳米级超细纤维，通过多层喷嘴设计提高纺丝效率，但是收集装置扔为收集桶，产品为桶装纤维膜，不利于连续化生产。同时多层喷嘴的一个突出问题是喷丝不均，当对产品的厚度均匀性要求较高时，该专利的实用性将大打折扣。CN102061530A描述了一种离心式无针头静电纺丝方法，原理是利用金属网制成的甩桶作为纺丝电极和纺丝头，得到筒状纳米纤维非织造布，结构复杂，所得纳米纤维直径在5nm～1000nm，离散较大，产品结构极为不匀，难以满足实际应用要求。CN102828260A提供一种纺丝装置：内圆辊、外圆筒和中心轴组成，内圆辊的外表面均布有外凸钉，可由中心轴带动进行旋转运动，外圆筒为一个静态或固装的薄壁空心圆筒，外圆桶与内圆辊同轴组合配装，最高上表面处轴向均布开有1-3排纺丝孔。纺丝时仅通过最高上表面射流纺丝，相比其他相同规格离心纺丝，纺丝速率较低，尽管该专利通过纺丝头一边连续纺丝，一边沿幅宽方向进行往复运动的方式一定程度上解决了纺丝不均匀现象，但是装置本身结构复杂，制备成本和制作精度要求较高，往复运动的方式也决定了难以实现绝对均匀。

发明内容

为了解决离心纺丝结构复杂、密封性差、均匀性不好等缺点，本发明旨在提供一种离心螺旋纺丝头和使用该纺丝头的离心螺旋纺丝装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

一种离心螺旋纺丝头，包括中空螺杆和与之相连接的同轴螺旋叶片两部分，螺旋叶片外缘端面垂直于轴向均匀分布有喷丝孔，所述喷丝孔与所述中空螺杆连通。

进一步地，螺旋叶片外缘端面上的喷丝孔直径小于0.5mm。

进一步地，螺旋叶片的螺距为5-500mm；螺旋叶片的外径为10～1000mm；中空螺杆的外径不大于螺旋叶片的外径。

进一步地，螺旋叶片的螺距为20～100mm；螺旋叶片的外径为50～200mm。

本发明还提供了一种离心螺旋纺丝装置，包括上述离心螺旋纺丝头，动力系统，料液槽和连续接收装置；所述动力系统分别与离心螺旋纺丝头和料液槽连接。

进一步地，所述连续接收装置为相互平行的两组收卷机，离心螺旋纺丝头的轴向与连续接收装置轴向平行，且离心螺旋纺丝头位于两组收卷机之间。