[实用新型]一种环形往复移动封闭式静电纺丝装置

说明书

本实用新型公开了一种环形往复移动封闭式静电纺丝装置，包括纤维收集器、纤维发生器、溶液槽、往复移动旋转机构和高电压发生装置，其中纤维发生器安装在溶液槽内并与往复移动旋转机构连接传动实现纤维发生器边旋转边往复移动，纤维发生器和纤维收集器分别与高电压发生装置的正负极连接，在纤维收集器和纤维发生器之间形成用于实现静电纺丝的高压静电场。本实用新型通过使纤维发生器往复移动，能够克服电场不连续造成的纤维收集器上接收的纳米纤维均匀性较差的缺点，通过在密封盖板上增加气流，可以大幅增加纳米纤维的产量。

技术领域

本实用新型属于静电纺丝装置技术领域，具体涉及一种环形往复移动封闭式静电纺丝装置。

背景技术

近年来，通过各种纳米纤维生产方法的大量研究实验对比，静电纺丝逐渐成为一种稳定制备纳米纤维的重要方法。该方法生产工艺简单，应用范围广泛，只需在喷头与接收极之间施加一个高压静电场，不同种类的纺丝溶液均可制备出各种功能性的纳米纤维。纺丝溶液的种类从人工合成高分子到天然高分子，凡是可溶可熔高分子均可采用静电纺丝的方法制备，且生产稳定，形态可控性比较强。

产量问题和稳定性问题是一直制约着静电纺丝技术发展的两大瓶颈，虽然经过广大科研人员的努力，静电纺丝装置的产量和稳定性都有了很大的提高，但仍满足不了规模化生产的需求。目前静电纺丝技术普遍应用的方案主要有针纺装置和无针纺装置两种形式。

为了实现规模化生产，针纺装置普遍采用针头阵列形式进行纺丝。但存在的问题是针头之间会产生电场相互干扰的“边缘效应”，导致单针射流发生明显偏移，纺丝效率和质量降低，且存在纺丝装置复杂、针头容易堵塞、各针头供液量不均匀、供液系统复杂、清洗不方便的问题，纺丝装置出现问题以后，解决时间较长导致规模化生产受限。

无针纺解决了针纺的固有缺点，单位时间内通过在纺丝头表面尽可能多的形成泰勒锥，从而提高生产纳米纤维的产量，一种是以缆线为代表的纺丝电极，如公告号为CN101755079B的专利通过一套往复移动刷料机构将溶液涂覆在线缆上，此种方式通过封闭的供液系统为电极提供新鲜的纺丝溶液，有利于生产的稳定进行，其缺点在于施加于线缆上的高压静电在长度方向分布不均匀，两端的高压电场高于中间，因此会造成纺丝过程中,纺丝射流不均匀,进而使收集到的纳米纤维层不均匀，另外由于往复刷料机构在刷料过程中会将未纺完的料液作为废液清掉，会造成纺丝溶液的大量浪费。另一种是绕轴心旋转型纺丝电极，如公告号为CN202107802U的专利和公开号为CN102216502A的专利分别以螺旋叶片和弹簧作为纺丝电极，虽然解决了电场分布不均和溶液可重复使用的问题，但存在的问题是这些装置均采用开放式的体系，聚合物纺丝液的表面暴露在空气中，造成大量溶剂挥发。随着纺丝过程进行，溶液浓度会越来越大，纤维也随溶液浓度的增加越来越粗，因而影响纳米纤维生产的稳定性。如公告号为CN205711076U的专利公开了采用圆环作为电极，并用盖板对溶液槽内溶液进行密封，防止溶液槽内溶剂的挥发，确保纺丝溶液在纺丝过程中的浓度稳定性。但缺点是平行的圆环位置固定，与收集器之间的电场不连续，容易造成收集器上接收的纳米纤维层均匀性较差。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是提供了一种能够进行规模化稳定生产纳米纤维的环形往复移动封闭式静电纺丝装置，能够将高分子溶液在高压静电场下制备成纳米纤维膜。

本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种环形往复移动封闭式静电纺丝装置，其特征在于包括纤维收集器、纤维发生器、溶液槽、往复移动旋转机构和高电压发生装置，其中纤维发生器安装在溶液槽内并与往复移动旋转机构连接传动实现纤维发生器边旋转边往复移动，纤维发生器和纤维收集器分别与高电压发生装置的正负极连接，在纤维收集器和纤维发生器之间形成用于实现静电纺丝的高压静电场。

优选的，所述往复移动旋转机构包括以下五种结构形式：