[发明专利]一种环形中继熔体静电纺丝装置及调控方法

说明书

本发明属于静电纺丝技术领域，公开了一种环形中继熔体静电纺丝装置及调控方法。通过调节纺丝喷头上螺钉对喷头上组件和喷头下组件之间的间隙大小进行调节，调节初始熔体层厚度进而调节熔体供给量，与施加电压配合对纤维产出量和纤维直径等参数进行调控。所述螺钉的旋入深度调节范围0.5‑5mm。本发明可以实现对同一层熔体薄层的上和下两个方向同时纺丝，两个方向纺丝共用一层熔体薄层，本发明可以平衡熔体薄层和纤维直径的矛盾关系，在现有熔体挤出技术及熔体薄层分布条件下实现纤维直径的进一步降低和纤维产出效率的提高。

技术领域

本发明属于静电纺丝技术领域，尤其涉及一种环形中继熔体静电纺丝装置及调控方法。

背景技术

静电纺丝法是一种使带电荷的聚合物溶液或者熔体在静电场中形成射流来制备聚合物超细纤维的加工方法。在外加电场下，高分子液滴在电场诱导作用下表面聚集电荷，从而受到与表面张力相反的电场力，当电场力逐渐增强，高分子液滴由球状被拉长为锥状形成所谓的“泰勒锥”。当电场强度继续增加到临界值时，高分子液滴受到的电场力克服表面张力形成射流，射流下落过程中随着溶剂挥发或者熔体冷却固化形成纤维并以随机的方式散落在收集装置上形成无纺布。

静电纺丝法制成的无纺布具有孔隙率高，比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大等优点，具有广泛的应用潜力。根据纺丝介质的不同，静电纺丝法可以分为溶液和熔体静电纺丝两种，溶液静电纺丝不需要加热温控装置，设备较简单，但是溶剂占比大，纤维产出效率低且溶剂挥发易带来环境问题。熔体静电纺丝法原材料全部转化为纤维，效率高，是一种具有产业化前景的超细纤维制备技术。

由于熔体粘度大，导致采用静电纺丝法所制备的纤维直径一般较粗，因此，如何在有效降低纤维直径的基础上进一步提高纤维产出效率是实现熔体静电纺丝产业化的关键问题之一。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)现有技术熔体静电纺丝法在批量化制备纤维中的产出效率低和纤维直径较粗；(2)现有技术一层熔体薄层纺一次丝，想要降低纤维直径就必须要降低熔体薄层的厚度，但是由于熔体的高粘度特性，以及通过高精度设备实现微量挤出也比较困难，导致降低熔体薄层厚度非常困难且存在极限值，因此，通过降低熔体薄层厚度来降低熔体电纺纤维直径存在技术瓶颈。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种环形中继熔体静电纺丝装置及调控方法。

所述技术方案如下：一种环形中继熔体静电纺丝装置的调控方法，包括：

通过调节纺丝喷头中螺钉对喷头上组件和喷头下组件之间的间隙大小进行调节，调节初始熔体层厚度进而调节熔体供给量，与施加电压配合对纤维产出量和纤维直径等参数进行调控。

在一个实施例中，所述螺钉的旋入深度调节范围为0.5-5mm。

在一个实施例中，施加电压包括：高压静电发生器二输出的高压静电电压5-30kV，高压静电发生器一和高压静电发生器三输出极性与高压静电发生器二相同输出的电压50-100kV，或输出极性与高压静电发生器二相反电压5-50kV。

在一个实施例中，所述的环形中继熔体静电纺丝装置的调控方法进一步包括：

S1，环形中继体直接带电，使纺丝喷头的喷头下组件凸出环形边缘感应带电，在环形边缘处周向均匀分布的初始熔体层被极化带电后分化形成稳定均匀多股射流，射流受到电场力吸引作用朝向环形中继体内侧表面，使熔体在环形中继体内侧表面均匀平铺形成熔体薄层；

S2，通过在环形中继体的上、下环形边缘表面形成聚集电荷进而实现环形中继体上、下两面的均匀稳定纺丝。