[实用新型]一种可周期改变电场的锯齿型静电纺丝装置

说明书

本实用新型公开了一种可周期改变电场的锯齿型静电纺丝装置，主要包括挤出机、L形纺丝机头、传动装置、纺丝装置、收集装置、电力装置和刮液装置，其中的动力辊筒带动锯齿形钢带回转，导引辊筒导引锯齿形钢带回转，完成纺丝的基本回转动作。本实用新型采用L形纺丝机头，其口型狭缝中有锯齿形钢带穿过，下方设置无纺布收集板，在电机的带动旋转下，由于锯齿形钢带的回转运动，会使齿形底端电场呈现周期性的变化，从而使得泰勒锥的产生点随着场强最强点的周期变化而随之周期变化，从而使得聚合物射流随电场变化周期更均匀的到达无纺布收集板并固化沉积在表面，在不影响收集效率的情况下，实现所收集纳米纤维的纤维结构更加的均匀，改善材料性能。

技术领域

本实用新型专利涉及一种可周期改变电场的锯齿型静电纺丝装置，属静电纺丝领域。

背景技术

静电纺丝法，由于其原料适用性广、成本低、设备简单等优点，被学术界和工业界广泛认为是一种产业化制备微纳米纤维的简单高效的方法，也是最有前景的工艺方法。其基本原理是，聚合物溶液或熔体在高压静电场力的作用下，在毛细管末端形成泰勒锥，进而飞向接收装置，溶液中的溶剂蒸发或熔体固化，最后在接收装置上形成超细纤维。其中溶液静电纺丝法由于有机溶剂的使用，会带来环境污染等问题，因此近年来熔体静电纺丝逐渐受到关注。

传统的静电纺丝的发射收集装置多采用固定式的，通过接通电路负极或接地的方式来实现纳米纤维的固化沉积进而收集所纺纤维丝，而这个过程里聚合物射流在电场中的运动是不稳定的，导致收集到的纳米纤维其纤维排布是杂乱无章的，这不利于纳米纤维制品性能提升。

如何越过传统思路障碍，通过装备和工艺创新达到纺丝质量的进一步提高是一个难点。当前有关提高纳米纤维均匀性的静电纺丝装置国内外有一些报道。中国专利201510278266.7公开了一种喷气辅助多针头静电纺丝装置，该装置通过气流的辅助可以一定程度提高纺丝成网的均匀性，但存在针头易堵塞、高压电场容易相互影响等问题；中国专利201820926935.6公开了一种成网均匀的线性熔体静电纺丝装置，该装置创造性地通过利用高温金属线与往复运动的固态聚合物紧密接触，使聚合物融化并黏附在金属线表面，保证了电场的均匀分布，实现均匀成网，但该机构比较复杂容易故障，且往复运动效率相对较低。现有专利采用的对纤维成网均匀性进行改善的方法，多包含一定的空行程，很容易影响纺丝的效率。

实用新型内容

本实用新型专利在原有聚合物熔体静电纺丝技术的基础上，在射流产生的机头狭缝位置设置有可回转转动的锯齿形钢带，以聚合物射流在电场中能够周期运动为目标，提出一种可周期改变电场的锯齿型静电纺丝装置；由于泰勒锥在自由液面上的产生一般发生在场强最强点，故通过机头狭缝中的锯齿形钢带的周期回转，可使得钢带的齿的最底端周期性循环运动，进而使得若干电场场强最强点随着钢带的齿的最底端的周期循环运动而周期往复循环移动，进而使得泰勒锥的产生点随着场强最强点的周期循环运动而随之周期往复循环运动，进而最终实现所收集纺丝在收集板上的更均匀的排布；而若需改变泰勒锥之间的间距，只需更换不同齿形的钢带钢条即可实现。

实现上述目的的技术方案：一种可周期改变电场的锯齿型静电纺丝装置，主要包括挤出机、L形纺丝机头、传动装置、纺丝装置、收集装置、电力装置和刮液装置；其中L形纺丝机头包括L形纺丝机头主体、口型调节板、口型调节螺母和加热温控装置，传动装置包括电机、联轴器、锥齿轮传动机构、动力辊筒和导引辊筒，纺丝装置为锯齿形钢带，收集装置包括无纺布收集板和金属电极板，电力装置包括高压静电发生器和地线端，刮液装置包括收集刮板、残液传输管和残液收集箱；机头的内部结构又包括空气内风道、机头内流道和机头口型狭缝；锯齿型静电纺丝装置工作时，挤出机负责提供熔融纺丝原料；L形纺丝机头通过调节口型调节板可以实现狭缝的调节，机头右端钢带出狭缝位置还有刮液装置，将钢带上残余物质刮下并收集；由电机通过联轴器、锥齿轮传动机构将动力传给动力辊筒，动力辊筒带动锯齿形钢带回转，导引辊筒导引锯齿形钢带回转，完成纺丝的基本回转动作；工作时L形纺丝机头主体连接地线端，金属电极板则连接在高压静电发生器正极。