具有温度调节功能的静电纺丝设备的制作方法

本技术涉及高端装备制造产业中智能加工装备，新材料产业中新型化学纤维及功能纺织材料等领域，尤其涉及一种具有温度调节功能的静电纺丝设备。

背景技术：

1、静电纺丝技术是一种静电喷射拉伸纺丝技术，在适当的温度和湿度下，聚合物溶液在高压静电场力作用下在纺丝喷头上被拉伸成泰勒锥并形成极细射流，通过溶剂挥发，沉积在收集装置上得到纳米纤维。制备的纳米纤维膜具有超大比表面积和极高孔隙率，且尺寸可控，表面易功能化，在纺织服装、空气过滤、生物材料、组织工程、传感器、复合材料等领域有着广泛的应用。

2、静电纺丝制备纳米纤维膜的沉积形貌和质量主要取决于纺丝过程中的工艺参数，其中温度调控是关键因素之一。在纺丝过程中，纺丝液受到电场力的作用被拉伸分裂的同时，纺丝液中的溶剂快速挥发，环境温度直接影响射流中溶剂的挥发速度，从而影响纳米纤维的结构和性能。如果环境温度控制不稳定，温度降低，会造成静电纺丝过程中溶剂挥发速度过慢，导致射流到达接收装置时溶剂没有完全挥发，溶剂在纤维内的含量增加，残余溶剂易导致纤维之间的黏连，从而影响纤维的质量；温度提升会降低纺丝液表面张力和粘度，溶剂挥发加快，纤维直径降低，但过高的温度会加速射流中溶剂的挥发，可能使纺丝溶液粘在注射器针头导致喷丝口堵塞，同时阻止纤维进一步拉伸，得到的纤维直径也会变大。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本实用新型期望能够至少部分解决上述技术问题中的其中之一。

3、(二)技术方案

4、本实用新型提供了一种具有温度调节功能的静电纺丝设备。该静电纺丝设备，包括：

5、喷丝板，其上设置有n排m列的纺丝针，n≥1，m≥1；

6、冷却组件，包括：

7、冷却液套，设置于所述喷丝板上，其内部形成液冷循环腔，其上形成有插针孔；

8、其中，所述纺丝针通过所述插针孔贯穿所述冷却液套；所述液冷循环腔环绕于所述纺丝针的外围。

9、在本实用新型的一些实施例中，所述纺丝针呈靠近喷丝板一侧粗，远离喷丝板一侧细的形状；所述插针孔与纺丝针一一对应，并与所述纺丝针位置和形状对应。

10、在本实用新型的一些实施例中，所述冷却液套由橡胶或塑料材料制备；所述冷却液套中的冷却液为绝缘油；所述冷却液套的高度介于10mm～20mm之间，套壁厚介于1mm-2.5mm；所述冷却组件还包括：冷却设备和输送泵；其中，所述冷却设备、输送泵、冷却液套首尾相连，进行冷却液循环。

11、在本实用新型的一些实施例中，所述冷却液套上还形成有s个固定孔，s≥1；所述冷却组件还包括：s个固定结构，分别向上穿过所述固定孔，固定于所述喷丝板上。

12、在本实用新型的一些实施例中，还包括：加热辊组。该加热辊组包括：t个加热辊，设置于所述n排m列纺丝针的对侧，纺丝基材的下方，其内部形成加热液腔，t≥1。

13、在本实用新型的一些实施例中，还包括：辊架，设置于所述n排m列纺丝针的对侧；所述t个加热辊安装于所述辊架的内侧，均匀布设于n排m列的纺丝针的下方。

14、在本实用新型的一些实施例中，所述n排m列的纺丝针下方的辊组全部为加热辊，其中，自上游侧至下游侧，第1个和第t个加热辊为主动辊。

15、在本实用新型的一些实施例中，还包括：承载辊组，包括：u个承载辊，u≥t，所述加热辊和承载辊交错设置于所述辊架的内侧，且自上游侧至下游侧，第1个和最末1个辊组为承载辊，且该承载辊为主动辊。

16、在本实用新型的一些实施例中，所述加热辊包括：辊轴，通过卡簧安装于辊架内侧；加热辊筒，通过轴承可转动地安装于所述辊轴的外侧；其中，所述加热辊筒内部设置有加热油腔，加热油腔内充入加热油并布设电热丝。

17、在本实用新型的一些实施例中，还包括：纺丝箱，所述喷丝板、冷却组件、加热辊组设置于所述纺丝箱内，在纺丝针和纺丝基材之间形成纺丝空间；至少1个温度传感器，设置于所述纺丝箱内；用户控制器，设置于纺丝箱外，信号连接至所述温度传感器，其设置有温度显示和用户设定界面，其接收用户设定温度并显示实时温度；温控系统，信号连接至用户控制器、冷却组件、加热辊组，其依据用户设定温度和实时温度，控制所述冷却组件和加热辊组。

18、在本实用新型的一些实施例中，所述至少1个温度传感器包括：3个温度传感器，分别设置于纺丝针针头、纺丝空间中部，加热辊表面。

19、(三)有益效果

20、从上述技术方案可知，本实用新型相对于现有技术至少具有以下有益效果之一：

21、(1)通过冷却液套实现对纺丝针针头的温度控制，避免了采用冷风降温对纳米纤维形状、性能的影响，保证了纺丝溶液射流温度和形态的稳定，从而提升了纳米纤维在纺丝基材上沉积的一致性和均匀性。

22、(2)插针孔和纺丝针一一对应，冷却液套由具有弹性且绝缘的橡胶或塑料制备，冷却液套实现对纺丝针的紧密包裹，热传导效果更佳，可以更好的保证纺丝针温度的一致性。

23、(3)冷却液套通过螺栓等固定结构固定于喷丝板上，可靠固定并与纺丝针的紧密接触。

24、(4)通过冷却设备控制绝缘油的制冷控温，通过输送泵控制绝缘油在纺丝针针头外部冷却液套中的循环，实现纺丝针针头处的常温或低温控制，避免了温度偏高时纺丝液堵塞纺丝针针头的问题。

25、(4)加热辊作为承载纺丝基材的收集装置，置于纺丝针下方，通过局部控温实现了在纺丝空间内的温度渐变，提高了温度的调控范围。

26、(5)加热辊通过电热丝和导热油实现快速均匀升温，电热丝提高了温度反应的速度，加热油提高了加热辊表面温度分布的均匀性，且加热油保温性良好，热量散失慢，可最大限度减少加热过程中的能耗。

27、(6)通过纺丝针和收集辊温度的分别控制实现了纺丝区温度梯度，结合pid程序实现了更精确的温度监测和调控，既避免了温度偏高时纺丝液堵塞纺丝针针头，又避免了温度偏低时射流过程中溶剂挥发不完全的问题，解决了静电纺丝环境温度不稳定的问题，且结构简单易实现，可用于大规模工业化生产。

技术特征：

1.一种具有温度调节功能的静电纺丝设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的静电纺丝设备，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的静电纺丝设备，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的静电纺丝设备，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的静电纺丝设备，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的静电纺丝设备，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的静电纺丝设备，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的静电纺丝设备，其特征在于，所述加热辊包括：

9.根据权利要求5至8中任一项所述的静电纺丝设备，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求9所述的静电纺丝设备，其特征在于，

技术总结本技术提供了一种具有温度调节功能的静电纺丝设备。该静电纺丝设备，包括：喷丝板，其上设置有N排M列的纺丝针，N≥1，M≥1；冷却组件，包括：冷却液套，设置于所述喷丝板上，其内部形成液冷循环腔，其上形成有插针孔；其中，所述纺丝针通过所述插针孔贯穿所述冷却液套；所述液冷循环腔环绕于所述纺丝针的外围。本技术通过冷却液套实现对纺丝针针头的温度控制，避免了采用冷风降温对纳米纤维形状、性能的影响，保证了纺丝溶液射流温度和形态的稳定，从而提升了纳米纤维在纺丝基材上沉积的一致性和均匀性。技术研发人员：姜露,吴大伟,牛海涛,周怡琰,刘克勤,鲁曼曼受保护的技术使用者：联润翔（青岛）纺织科技有限公司技术研发日：20230920技术公布日：2024/5/8