[发明专利]一种纳米纤维静电纺丝设备

说明书

一种纳米纤维静电纺丝设备，包括纺丝壳体、纺丝头、电源箱、壳体底脚、收集装置、烘干装置、输送辊筒；所述纺丝头设置于所述纺丝壳体顶端；所述电源箱设置于所述纺丝壳体外壁，所述电源箱通过导线与所述纺丝头实现电连接；所述壳体底脚设置于所述壳体底面；所述收集装置设置于所述纺丝壳体底端一侧，所述烘干装置设置于所述纺丝壳体一侧；所述输送辊筒设置于所述烘干箱体进口与所述烘干箱体出口处。本发明通过设计收集装置和输送辊筒，提高了系统制备的流畅性、稳定性，同时设计了烘干装置，使产品具有更强性能。

技术领域

本发明属于纳米纤维生产设备领域,特别是一种纳米纤维静电纺丝设备。

背景技术

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。在纳米材料中，纳米纤维是指纤维直径小于1000纳米的超微细纤维。制造纳米纤维的方法有很多，如拉伸法、模板合成、自组装、微相分离、静电纺丝等。其中静电纺丝法以操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点而被广泛应用。

静电纺丝法是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形（即“泰勒锥”），并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。延展成纤维细丝后，通过对纤维丝进行加热、烘干过程，可使纤维丝表面具有更大张力，可对纤维丝实现更大的拉伸强度，提高纳米纤维丝的机械强度与延展性，接着对纳米纤维丝进行输送，最后需要经过专用的收卷装置对其收卷。在此制备工艺中存在如下技术缺陷：（1）静电纺丝设备制成的纳米纤维丝，通过重力自然下降至收集底座上，收集底座为平面圆盘形状，纤维丝杂乱的堆积于收集底座上，极易造成纤维丝的混搅，纳米纤维丝的收卷流畅性较低。（2）静电纺丝设备中配套的烘干设备对纤维丝多采用热对流或热辐射的单一导热形式进行烘干，烘干均匀性较差；（3）烘干装置结构体积较大，对烘干装置的内部容积未进行充分利用，烘干效率低，不适用于直径较小的纳米纤维丝束进行烘干。（4）针对静电纺丝输送时，由于纳米纤维丝直径较小，采用常规形式的辊筒无法对纳米纤维丝进行固定，输送过程中纤维丝与辊筒易产生打滑，影响辊筒传送流畅形。（5）纳米纤维丝输送时为了保护其机械强度，防止在远距离输送的过程中因摩擦力等因素，导致纤维丝受拉状态较紧或较松，产生纤维丝的断裂或混搅，现有的辊筒结构中无法实现对纤维丝受拉状态进行调节。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种纳米纤维静电纺丝设备，其具体技术方案如下：一种纳米纤维静电纺丝设备，包括纺丝壳体、纺丝头、电源箱、壳体底脚、收集装置、烘干装置、输送辊筒；所述纺丝壳体呈长方体形状，为中空结构；所述纺丝头设置于所述纺丝壳体顶端，与所述纺丝壳体垂直固定连接；所述电源箱设置于所述纺丝壳体外壁，通过紧固件实现与所述纺丝壳体固定连接，所述电源箱通过导线与所述纺丝头实现电连接；所述壳体底脚设置于所述壳体底面，与所述纺丝壳体固定连接；

所述收集装置设置于所述纺丝壳体底端一侧，所述收集装置包括收集底盘、底盘辊、转齿、旋转器、收集电机、底座凸块、底座连接管、锁紧机构、导丝杆、导丝斗、导丝管、输气管、导丝杆连接杆；所述收集底盘呈圆盘状结构，所述收集底盘上表面周向呈凹槽状结构，形成底盘辊槽，所述收集底盘下表面中心呈镂空状结构，形成底盘空腔；所述底盘辊设置于所述底盘辊槽内，每个所述底盘辊两端通过轴承与所述收集底盘转动连接；所述转齿设置于所述底盘辊一端，与所述底盘辊固定连接，所述转齿设置于所述底盘空腔内；所述旋转器设置于所述底盘空腔底端，所述旋转器呈圆盘状结构，所述旋转器上表面周向呈锯齿状结构，所述旋转器顶端与每个所述转齿通过锯齿啮合连接，所述旋转器底端通过轴承与所述收集底盘转动连接；所述收集电机设置于所述旋转器底端，所述收集电机一端与所述旋转器底端垂直固定连接；所述底座凸块设置于所述收集底盘上表面中心，所述底座凸块与所述收集底盘固定连接呈一体式结构；所述底座连接管设置于所述底座凸块上表面，与所述底座凸块垂直固定连接，呈一体式结构；