[发明专利]一种减少纺丝溶液挥发的无针式静电纺丝装置

说明书

本发明提供的一种静电纺丝装置，包括储液装置、纺丝装置和检测装置；所述储液装置使用供液蠕动泵为纺丝装置供给纺丝溶液；所述纺丝装置包括纺丝仓、多叶片纺丝系统、喷管和接收器，多叶片系统的中心轴连接高压供电装置，喷管将纺丝溶液喷淋到旋转的尖齿形叶片上，聚集在叶片齿端的纺丝液在高压电场的作用下形成大量射流，由接收器接收纤维，残余在纺丝仓内的溶液由回收蠕动泵吸出，返回储液装置。所述检测装置包括压力传感器和光学传感器，即时监测以调整喷管喷淋速度和叶片纺丝系统转速。该静电纺丝装置生产纳米纤维均匀且稳定，适用于批量化生产纳米纤维，避免了传统喷头易堵塞等问题，通过喷淋和及时回收降低了溶液挥发几率。

技术领域

本发明属于纺织机械技术领域，特别涉及一种减少纺丝溶液挥发的无针式静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝技术是指对聚合物溶液或溶体施加高压静电，当液体表面的电荷斥力大于表面张力后，在针嘴处会形成泰勒锥。高速喷出的聚合物溶液经过拉伸，随着喷射过程蒸发固化，最后沉积在接收装置上，形成纳米纤维膜。静电纺丝技术简单、灵活、成本低，在近几年成为了制备纳米纤维的主流技术。

然而传统的静电纺丝技术多是单针头的静电纺丝装置，其生产率只能达到0.1-1g/h，对其产业化，规模化以及纳米纤维材料的广泛应用都造成了巨大的障碍。近几年出现了多针头的静电纺丝装置，虽然其生产率有所提高，但是仍然存在着很多问题，如针头堵塞导致纳米纤维膜分布不均，因此该技术有待进一步研究。与有针式静电纺丝技术相比，无针式静电纺丝技术是较佳的量产机制，如专利CN103243407A所述的一种无针静电纺丝设备，其生产率高达8g/h。无针式技术从源头上解决了有针式技术的各种问题，极大地提高了产能。

目前运用较多的无针式静电纺丝技术是“液槽式”，它采用表面有凸起的转辊或者螺旋片代替纺丝针头进行产业化生产，如专利CN201610130683.1所述的锥形凸起辊筒式静电纺丝装置和专利CN202021533632.1所述的旋转式扇叶静电纺丝装置。但是该项技术中的液槽大多都是敞开的，其中的纺丝溶液与周围空气直接接触，极易挥发，即造成溶液的浪费，并且会导致溶液的浓度升高，使最终的纳米纤维膜满足不了工艺标准，带有毒性的纺丝溶液的挥发会对环境造成污染，甚至影响工作人员的健康状况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种静电纺丝装置，纺丝装置为半包裹型，用尖齿形的叶片代替传统的纺丝针头，通过喷管将纺丝溶液喷淋到叶片上，聚集在叶片齿端的纺丝液在高压电场的作用下形成大量射流进行纺丝，残余的溶液运用回收蠕动泵吸收，直接返回储液装置。通过这样的结构，不仅保留了传统“液槽式”静电纺丝装置的优点，产量高，杜绝针头堵塞等现象的出现，同时减少了纺丝溶液与空气的直接接触，有效减少溶液的挥发，提高产品的质量，保障人身安全。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种静电纺丝装置，包括储液装置、纺丝装置和检测装置，所述储液装置左侧设置有第一导管，所述第一导管上装有供液蠕动泵，所述第一导管一端与储液装置连接，另一端与纺丝装置连接，所述纺丝装置包括纺丝仓，所述纺丝仓的右侧连接第二导管，所述第二导管上装有回收蠕动泵，所述第二导管的另一端与储液装置的右侧连接，所述纺丝仓的斜腰上设置有四个多叶片纺丝系统，所述多叶片纺丝系统的前方放置接收器。

进一步的，储液装置内部设置有纺丝溶液。

进一步的，纺丝仓宽度为320cm-500cm，高度为100cm-150cm，截面的上底边长为20cm-50cm，下底边长为100cm-150cm，上下底边平行，斜腰与下底边之间的夹角为30°-50°，壁厚3cm-8cm。

进一步的，纺丝仓内部设置有喷管，喷管长度为320cm-500cm，与纺丝仓宽度相同，喷管左端与第一导管相连接，管体上开设四个喷口，分别对应四个多叶片纺丝系统，各个喷口宽度为80cm-100cm，纺丝溶液从喷口喷出。

进一步的，纺丝仓和喷管均由绝缘材料制成，防止对纺丝电场进行干扰。