一种制备复合纤维材料的气泡静电纺丝系统技术方案

本发明专利技术公开了一种制备复合纤维材料的气泡静电纺丝系统，通过采用内外嵌套式的纺丝筒与储气筒作为纺丝装置，不同的溶液分离设置并通过单一输液管道输送至密闭的纺丝筒间，通过储气筒的转动使溶液混合均匀，实现批量化生产。供液装置为密闭设置，避免出现纺丝溶液性质的改变，保证纺丝质量，减少环境污染。将纺丝筒上的纺丝孔设计为等间距垂直轴向排列，有效的避免了任意相邻的纺丝孔处产生的气泡相互影响；同时使纺丝孔至少有一个出气孔与其处于同一水平面上，这保证每个纺丝孔都能正常纺丝，从而提高制备微纳米复合纤维材料的产量。将接收装置设置为滚筒式并环绕纺丝筒一周，这有效的增大了纤维的接收面积，并为持续化、批量化生产提供了可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纺丝
，具体涉及一种制备复合纤维材料的气泡静电纺丝系统。
技术介绍
微纳米纤维材料具有尺寸微小，比表面积大，纤维连续性好，理化性能优异等一系列的优点，因而在环境卫生、信息科技、能源安全、生物医学、国防军事等领域具有广阔的应用前景。目前，制备微纳米纤维材料的方法多种多样、层出不穷，而静电纺丝技术由于具备工艺简单可控、成本低廉，可快速的获得不同直径、不同形貌、不同功能的微纳米纤维等优势，因而被公认为是制备微纳米纤维最有效的方法之一。随着社会发展对微纳米纤维材料需求的急剧增加，微纳米纤维材料的批量化生产就成了一个必须面临并亟待解决的难题。然而，对于传统的单针头或多针头静电纺丝技术来说，由于其存在针头易堵塞，难清洗，产量低等缺陷，因此很难满足微纳米纤维的批量化生产。为了尽可能克服这类缺陷，研究者在对其不断改进的过程中提出了一些新的静电纺丝技术，如：滚筒静电纺丝技术，圆盘静电纺丝技术，离心纺技术，气泡静电纺丝技术等，这些纺丝技术都在一定程度上实现了微纳米纤维的批量化生产。其中，气泡静电纺丝技术拥有低电压，可纺聚合物种类多等优势。其原理是通过气流在溶液表面形成单个或多个有规律且均匀的气泡，在气泡破裂后通过高压静电场的作用形成无数个纺丝泰勒锥，从而产生无数条微纳米纤维，这种方法在很大程度上提高了微纳米纤维的产量。但是，目前的气泡静电纺丝技术在制备复合纤维材料时存在纺丝液暴露在空气中导致溶液性质发生改变从而降低纺丝效率，多气泡相互影响导致气泡破裂产生的泰勒锥互相作用，不同性质、不同功能的溶液不能完全均匀的混合等问题，因而导致无法实现更大规模的批量化生产微纳米复合纤维材料。针对上述技术问题，有必要提供一种有效的制备复合纤维材料的气泡静电纺丝装置，用以解决气泡静电纺丝过程中气泡间相互影响以及不同纺丝液不能完全均匀混合的问题，实现微纳米复合纤维材料的批量化生产。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种制备复合纤维材料的气泡静电纺丝系统，通过采用内外嵌套式的纺丝筒与储气筒作为纺丝装置，不同的溶液分离设置并通过单一输液导管输送至密闭的纺丝筒与储气筒间，通过储气筒的转动使溶液混合均匀，实现微纳米复合纤维材料的批量化生产。根据本专利技术的目的提出的一种制备复合纤维材料的气泡静电纺丝系统，包括供液装置、供气装置、纺丝装置、接收装置以及高压直流供电装置，所述供液装置包括储液槽，至少一个设置于所述储液槽内的分液板，所述分液板将所述储液槽分隔形成至少两个储液单元，不同储液单元内输入不同的高聚物溶液，每个储液单元通过一输液导管与纺丝装置相连通；所述纺丝装置包括纺丝筒与转动设置于所述纺丝筒内部的储气筒，所述纺丝筒上成型有纺丝孔，所述储气筒上成型有出气孔，所述供气装置通过导气管向所述储气筒内供气，所述纺丝筒与储气筒间存在间隙，形成高聚物溶液的储液空间，所述输液导管的输出端与该储液空间连通；纺丝时，两种或两种以上的高聚物溶液通过输液导管分别进入储液空间内，在储气筒的转动作用下混合形成均匀的液膜，并在气流作用下在纺丝孔处形成气泡，气泡破裂产生大量的微纳米纤维，收集在接收装置上。优选的，纺丝筒上不同水平面上的纺丝孔数量相同或不同，同一水平面上的纺丝孔为等距离排列，储气筒上不同水平面上的出气孔数量相同或不同，同一水平面上的出气孔为等距离排列。优选的，出气孔的单孔面积在0.1-2cm2。优选的，任意相邻两个纺丝孔的中心距比任意纺丝孔的最大直径至少大5mm。优选的，所述纺丝筒的壁厚1-5mm，纺丝孔的单孔面积在0.5-3cm2范围内。优选的，至少有一个出气孔与纺丝孔处于同一水平面上。优选的，所述纺丝筒与所述储气筒间间距为0.1-1cm。优选的，所述接收装置包括接收板与驱动滚筒，所述接收板环绕所述纺丝筒一周，所述驱动滚筒设置于所述接收板内侧，且外部与所述纺丝筒相切，所述接收板在所述驱动滚筒的驱动下绕纺丝筒一周转动。优选的，所述气泡静电纺丝系统还包括用于调节接收装置与纺丝筒之间距离的调节器。优选的，所述输液导管上设置有用以调节输液速率的计量泵，所述输液速率的计量范围为1-60ml/min。与现有技术相比，本专利技术公开的制备复合纤维材料的气泡静电纺丝系统的优点是：通过采用内外嵌套式的纺丝筒与储气筒作为纺丝装置，不同的溶液分离设置并通过单一输液导管输送至密闭的纺丝筒与储气筒间，通过储气筒的转动使溶液混合均匀，实现微纳米复合纤维材料的批量化生产。供液装置为密闭设置，避免出现纺丝溶液性质的改变，保证纺丝质量，减少环境污染。将纺丝筒上的纺丝孔设计为等间距垂直轴向排列，有效的避免了任意相邻的纺丝孔处产生的气泡相互影响；同时使纺丝孔至少有一个出气孔与其处于同一水平面上，这保证每个纺丝孔都能正常纺丝，从而提高制备微纳米复合纤维材料的产量。将接收装置设置为滚筒式并环绕纺丝筒一周，这有效的增大了纤维的接收面积，并为持续化、批量化生产提供了可能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为气泡静电纺丝系统的结构示意图；图2为储气筒的结构示意图；图3为纺丝筒的结构示意图；图4为供液装置的结构示意图；图5为接收装置的结构示意图。1、电动机；2、转轴；3、储气筒；31、进气口；32、出气孔；33、转轴接口；4、纺丝筒；41、导气管通道；42、进液口；43、纺丝孔；44、转轴通道；5、供液装置；51、进液输液阀；52、储液槽；53、计量泵；54、输液导管；55、分液板；6、供气装置；7、导气管；8、聚合物气泡；9、接收装置；91、传入滚筒；92、第一传动滚筒；92、第二传动滚筒；94、传出滚筒；95、接收板；10、高压直流供电装置。具体实施方式目前的气泡静电纺丝技术在制备复合纤维材料时存在纺丝液暴露在空气中导致溶液性质发生改变从而降低纺丝效率，多气泡相互影响导致气泡破裂产生的泰勒锥互相作用，不同性质、不同功能的溶液不能完全均匀的混合等问题，因而导致无法实现更大规模的批量化生产微纳米复合纤维材料。本专利技术针对现有技术中的不足，提供了一种制备复合纤维材料的气泡静电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备复合纤维材料的气泡静电纺丝系统，包括供液装置、供气装置、纺丝装置、接收装置以及高压直流供电装置，其特征在于，所述供液装置包括储液槽，至少一个设置于所述储液槽内的分液板，所述分液板将所述储液槽分隔形成至少两个储液单元，不同储液单元内输入不同的高聚物溶液，每个储液单元通过一输液导管与纺丝装置相连通；所述纺丝装置包括纺丝筒与转动设置于所述纺丝筒内部的储气筒，所述纺丝筒上成型有纺丝孔，所述储气筒上成型有出气孔，所述供气装置通过导气管向所述储气筒内供气，所述纺丝筒与储气筒间存在间隙，形成高聚物溶液的储液空间，所述输液导管的输出端与该储液空间连通；纺丝时，两种或两种以上的高聚物溶液通过输液导管分别进入储液空间内，在储气筒的转动作用下混合形成均匀的液膜，并在气流作用下在纺丝孔处形成气泡，气泡破裂产生大量的微纳米纤维，收集在接收装置上。

【技术特征摘要】
1.一种制备复合纤维材料的气泡静电纺丝系统，包括供液装置、供气装
置、纺丝装置、接收装置以及高压直流供电装置，其特征在于，所述供液装
置包括储液槽，至少一个设置于所述储液槽内的分液板，所述分液板将所述
储液槽分隔形成至少两个储液单元，不同储液单元内输入不同的高聚物溶液，
每个储液单元通过一输液导管与纺丝装置相连通；
所述纺丝装置包括纺丝筒与转动设置于所述纺丝筒内部的储气筒，所述
纺丝筒上成型有纺丝孔，所述储气筒上成型有出气孔，所述供气装置通过导
气管向所述储气筒内供气，所述纺丝筒与储气筒间存在间隙，形成高聚物溶
液的储液空间，所述输液导管的输出端与该储液空间连通；
纺丝时，两种或两种以上的高聚物溶液通过输液导管分别进入储液空间
内，在储气筒的转动作用下混合形成均匀的液膜，并在气流作用下在纺丝孔
处形成气泡，气泡破裂产生大量的微纳米纤维，收集在接收装置上。
2.如权利要求1所述的制备复合纤维材料的气泡静电纺丝系统，其特征
在于，纺丝筒上不同水平面上的纺丝孔数量相同或不同，同一水平面上的纺
丝孔为等距离排列，储气筒上不同水平面上的出气孔数量相同或不同，同一
水平面上的出气孔为等距离排列。
3.如权利要求1所述的制备复合纤维材料的气泡静电纺丝系统，其特征
在于，出气孔的单孔面积在0.1-2c...

【专利技术属性】
技术研发人员：何吉欢，刘鹏，沈靖，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32