连续制备纳米纤维膜的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及连续制备纳米纤维膜的装置，包括带刻度高位料筒、旋转储料筒、供料泵、不锈钢镜面接丝辊、收料辊、其特征在于：多喷头的喷头组设置在能够循环运动的传动基座上；并且所述旋转储槽内液位恒定，槽圆周上各出料口的中心高度相同，由槽圆周上各出料口引至喷头组各喷头的料管长度、管径相同。本实用新型专利技术的装置能够制备得到成分和厚度均匀的纳米纤维薄膜，得到的纳米纤维薄膜由于成分和厚度均一、薄膜纳米结构分子取向均匀，从而导致得到的薄膜机械强度高，热收缩率低，膜面无亮点；适合用于制备各种特种纳米纤维膜，特别是用于锂离子电池隔膜的聚合物纳米纤维薄膜。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种在基底上制备薄膜的装置，更具体地说，本技术涉及一种具有多喷头恒压供料系统的纳米纤维膜的制备装置。
技术介绍
静电纺丝又称电纺，于1934年由美国人R)rmhals研究开发出来。静电纺丝是指通过对聚合物溶液(或熔体)施加外加电场来制造聚合物纤维的纺丝技术。用静电纺丝方法制得的纤维直径可达纳米级，相比于采用常规方法制得的纤维直径小几个数量级，且具有比表面积大、孔隙率高、孔径小、长径比大等优点。目前广泛应用于导电纤维、生物医用高分子等特殊功能材料领域；并且由于静电纺丝纳米纤维的独特结构和优越特性，在生物医用和纳米级电子仪器领域具有广阔和诱人的应用前景。因此静电纺丝设备及其工艺的设计和开发功能化纳米纤维是新兴功能材料领域的研究热点。虽然各国科研工作者对静电纺丝的基本理论、设备和应用进行了大量的研究，使静电纺丝技术不断发展完善；但是上述研究大都局限于高校的实验室或科研机构的实验室用设备。而且目前有关纳米纤维形态和材料特性的基础研究工作仍处于初期阶段，系统化深入地研究静电纺丝制备纳米纤维的工艺非常迫切一方面如何实现纳米纤维尺度、导向和其他预期特征的控制和重复操作，仍是静电纺丝生产纳米纤维领域的主要难题；另一方面，对聚合物体系在静电场中流体不稳定性进行精确描述是制备纳米纤维的关键。现有技术中的静电纺技术一般都集中于单针头静电纺丝，该工艺获得纤维的效率较低，产量小，无法达到工业化要求。而多头喷射静电纺技术不仅可以解决产量小的问题， 还有望达到连续化生产和获得大面积纤维网。但是现有技术中的多喷头设备或为多头固定扫描或为多头沿着接受装置做往复运动扫描，而以上两种方式均不能制造出膜面薄厚均勻无厚薄相间的符合市场需求的纳米纤维膜。无法实现静电纺纳米纤维膜的产业化应用。中国专利申请CN02103350. 1中记载了一种高分子纤维网制造装置，所述的供料系统采用多喷头的供料系统，但是所述多喷头是固定不动的，通过该装置制备的纳米纤维膜均勻性较差，不能满足实际需求。中国专利申请CN200910028078记载了一种自动静电纺丝装置，其采用的是单针头的供料方式，生产效率低下，不适于规模化工业生产。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述问题，特别是静电纺丝设备制取纳米纤维膜效率低下以及纳米纤维膜不均勻的技术问题，本技术提供了一种连续制备纳米纤维膜的装置，本技术的连续制备纳米纤维膜的装置具有能够循环运动的多喷头恒压供料系统，制备得到的纳米纤维膜膜面厚薄均勻、膜厚度易调节、膜机械强度高、热收缩率低、膜面无亮点。制备得到的纳米纤维膜能够直接作为锂离子电池隔膜使用，解决了静电纺丝法制取纤维膜横向、纵向拉伸强度较小，穿刺强度也低的技术问题，加快了静电纺丝法制取的纳米纤维膜进入锂电池行业的步伐，同时也大大提高了动力锂电池的品质和可靠性。为了解决上述技术问题，本技术采用了以下技术方案一种连续制备纳米纤维膜的装置，包括带刻度高位料筒、旋转储料筒、供料泵、不锈钢镜面接丝辊、收料辊、其特征在于多喷头的喷头组设置在能够循环运动的传动基座上；并且所述旋转储槽内液位恒定，槽圆周上各出料口的中心高度相同，由槽圆周上各出料口弓丨至喷头组各喷头的料管长度、管径相同。优选地，所述装置中位于接丝辊两侧，在能够循环运动的传动基座上分别设置有一组多喷头的喷头组。进而可以实现在基材的两面同时连续镀覆纳米纤维膜。优选地，所述装置中恒压供料储槽同槽圆周上的料管能够进行自转；自转的方向可以与旋转储料筒的旋转方向相同或相反；优选地，自转的方向与旋转储料筒的旋转方向相反，如此，料液能够混合得更加均勻，制备得到的纳米纤维膜也更加均勻。优选地，所述装置中传动基座为循环运动传动轮，其通过循环运动驱动轮驱动，循环运动驱动轮连接有电机。优选地，所述装置中还具有热风系统，能够蒸发去除残留在接丝辊上的溶剂。优选地，所述装置中还可以包括辉光放电装置，用于对待镀覆的金属基材进行预处理；经过辉光放电预处理的金属基材，能够进一步获得更加均勻的隔膜。优选地，所述装置具有直流高压电源，并且所述直流高压电源的正高压接在喷头组的喷头上，另一端接在不锈钢镜面接丝辊上，不锈钢镜面接丝辊接地。本技术的装置的主要操作步骤如下作为喷丝原料的聚合物溶液从带刻度的高位料筒输送至旋转储料槽中，储料槽中液位恒定，并且旋转能够保证料液混合均勻；高压电场由直流高压电源产生，直流高压电源一端输出的正高压接在能够循环运动的喷头组的喷头上，另一端地线接在接丝辊上。带电的聚合物溶液在电场力的作用下克服多针喷丝针头顶端的表面张力，分裂成纳米丝喷射向接丝辊表面的连续运动的基材上。本技术的装置，通过创造性地，循环运动的喷头组的设计以及旋转储料筒的设计结合，能够制备得到成分和厚度均勻的纳米纤维薄膜，得到的纳米纤维薄膜由于成分和厚度均一、薄膜纳米结构分子取向均勻，从而导致得到的薄膜机械强度高，热收缩率低，膜面无亮点。从而实现了在工业化生产的规模下，同样能够得到高质量的纳米纤维薄膜。本技术的装置适合用于制备各种特种纳米纤维膜，例如特殊功能化的纳米级导电纤维、生物医用高分子纳米纤维、亚微米级专用过滤基材等应用。特别地，本技术的装置还特别适用于锂离子电池隔膜的聚合物纳米纤维薄膜，所述聚合物包括但不仅限于聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯共六氟丙烯、聚丙烯腈共异丁烯酸酯等。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果本技术的装置能够实现纳米纤维膜的工业化规模连续生产，同时制备得到成分和厚度均勻的纳米纤维薄膜， 得到的纳米纤维薄膜由于成分和厚度均一、薄膜纳米结构分子取向均勻，从而导致得到的薄膜机械强度高，热收缩率低，膜面无亮点。采用本技术的装置能够制备现有技术中的各种特种纳米纤维膜；并且特别适用于锂离子电池隔膜的聚合物纳米纤维薄膜的制备，得到的隔膜完全能够满足锂离子电池及动力锂离子电池的安全和充放电性能要求。附图说明图1为本技术一个实施例的连续制备纳米纤维膜的装置的示意图。图中各附图标记所代表的含义如下1-带刻度的高位料筒、2-旋转储料槽、3-总供料管、4-供料管、5-电机、6-喷头、7-高压电缆、8-收料辊、9-接丝辊驱动器、10-不锈钢镜面接丝辊、11"直流高压电源、12-旋转储料槽驱动轮、13-金属密封面旋转进料接头、 14-喷头组循环运动传动轮、15-喷头组循环运动驱动轮。具体实施方式下面将结合附图和具体的实施例对本技术做进一步的解释和说明。以下实施例仅是为了进一步说明本技术的技术方案，不能将其解释为对技术保护范围的限制。实施例1如附图1所示，本实施例所示的连续制备纳米纤维膜的装置，其供料系统包括带刻度的高位料筒1、旋转储料槽2、以及用于分别向旋转储料槽2供给料液的总供料管3和用于向喷头组喷头6供给料液的供料管3 ；通过旋转储槽驱动轮12的驱动，旋转储料槽可以实现旋转，从而可以防止料液中各组分的沉降和偏聚，能够保证料液均勻的供给喷头7 ； 另外总供料管3通过金属密封面旋转进料接头13将带刻度的高位料筒1中的料液供给旋转储料槽并保证旋转储料槽2中的液位恒定；另外由于旋转储料槽2槽圆周上各出料口的中心高度相同，并且由槽圆周上各出料口引至喷头组各喷头6的供料管4的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志峰，荆彦超，
申请(专利权)人：三门峡兴邦特种膜科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：