一种多轨道环形静电纺丝装置及其使用方法与流程

本发明涉及静电纺丝，尤其涉及一种多轨道环形静电纺丝装置及其使用方法。

背景技术：

1、静电纺丝技术是简单快捷制备出纳米尺度纤维的方法，通过静电纺丝所制备的纳米纤维材料凭借高比表面积、小孔径、形貌可控等优势在过滤材料、智能纺织品、医用防护材料等领域得到广泛应用。

2、目前制备纳米纤维的静电纺丝装置主要分为单针头式、多针头式和无针式。单针式静电纺丝装置制备纳米纤维的产量和效率很低，无法满足产业化要求，而通过配置多个针头提高纺丝效率的多针式静电纺丝装置能够通过加注不同纺丝液制备各种复合膜，但是存在电场干扰、射流不稳定以及易堵塞停车的问题，也无法应用于大规模生产纳米纤维。无针式喷头装置通过自由液面纺丝解决了针头堵塞的问题，能够大量制备纳米纤维，并且已经有应用于产业化生产纳米纤维的实例。但是大部分现有的无针式静电纺丝装置采用了自由液面式喷头，这种盛敛式设计使大量在喷头内的纺丝液不能得到有效利用，容易使溶剂过度挥发从而加速溶液的固化。中国专利201910435401.2公开了一种内锥角式静电纺丝装置，虽然无针式设计一定程度上提高了纤维产量，但是只有靠近喷头边缘区域的纺丝液会被牵伸成为纳米纤维，纺丝喷头中心处的纺丝液并不直接参与纺丝过程，使得纺丝液暴露于空气中容易挥发，从而影响纺丝过程。中国专利202211076277.3公开了一种凸轮驱动线网型静电纺丝装置，该装置通过凸轮驱动线网型喷头上下运动蘸取下方的纺丝液从而进行静电纺丝，可以产生大量射流，宏量制取纳米纤维，但是储液槽非常大，需要装下喷头，因此会造成溶液大量挥发，从而影响纺丝液的各项参数，不利于精细化控制纺丝过程。

3、因此宏量制备纳米纤维过程中纺丝液的大量挥发造成的纺丝参数不可控是需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种多轨道环形静电纺丝装置及其使用方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种多轨道环形静电纺丝装置，包括涂覆系统、多轨道环形喷丝头、供电系统、接收装置；所述涂覆系统包括储液槽、涂覆臂、涂覆毛刷和第一电机，在第一电机驱动下，涂覆臂做扇形往复摆动，涂覆臂下方的涂覆毛刷蘸取储液槽内的纺丝液涂覆至多轨道环形喷丝头上方；所述多轨道环形喷丝头由2-10道同心环形金属丝轨道组成，所述多轨道环形喷丝头由一根横向金属丝连接固定，所述多轨道环形喷丝头的一端通过金属导线与供电系统相接；所述多轨道环形喷丝头上方设有接收装置。

4、优选的，所述多轨道环形喷丝头中的环形金属丝的截面为顶角在上的锐角三角形，所述多轨道环形喷丝头中的环形金属丝材质为铁、铜、铝、银中的一种；所述多轨道环形喷丝头中的环形金属丝的直径为40mm-1000mm。

5、优选的，所述储液槽位于多轨道环形喷丝头的一侧，所述储液槽的形状与涂覆臂相适配；所述涂覆臂位于多轨道环形喷丝头的上方，所述涂覆臂的材质为聚四氟乙烯；所述涂覆臂长度为50mm-1200 mm，所述涂覆臂宽度为20mm-50mm；所述涂覆毛刷嵌入涂覆臂下方并与多轨道环形喷丝头接触，所述涂覆毛刷的材质为聚四氟乙烯。

6、优选的，所述供电系统包括高压发生器。

7、优选的，所述接收装置包括接收辊、传动带、接收电极板、第二电机；所述第二电机驱动接收辊转动，接收辊带动传动带运动，接收电极板位于传动带的上方；所述接收电极板材质为铁、铜、铝、银中的一种，所述接收电极板的一端通过金属导线接地。

8、上述的一种多轨道环形静电纺丝装置的使用方法，包括以下步骤：

9、步骤1：调节多轨道环形喷丝头到传动带的距离至合适的值；

10、步骤2：向储液槽内添加纺丝溶液；

11、步骤3：开启第二电机，调节接收辊运转速率至合适的值；

12、步骤4：开启第一电机，调节涂覆臂摆动速率至合适的值；

13、步骤5：开启高压发生器，调节电压至合适的值，经涂覆毛刷涂覆后，多轨道环形喷丝头上方留下纺丝液，纺丝液在电场力作用下被牵伸成纳米纤维，最终收集在传动带上；

14、步骤6：关机操作，首先关闭高压发生器，然后依次关闭第一电机和第二电机；

15、步骤7：获得纳米纤维材料。

16、本发明的有益效果为：

17、本发明采用多轨道环形喷丝头，多轨道设计与环形金属丝的三角形截面形状，能使纺丝射流显著增加，提高纳米纤维的单位时间产量；本发明采用涂覆臂与涂覆毛刷蘸取纺丝液涂覆至多轨道环形喷丝头上，相比于大型储液槽，减小了溶液暴露于空气中的面积，减少了纺丝液溶剂的挥发。

技术特征：

1.一种多轨道环形静电纺丝装置，其特征在于，包括涂覆系统、多轨道环形喷丝头（9）、供电系统、接收装置；

2.根据权利要求1所述的一种多轨道环形静电纺丝装置，其特征在于，所述多轨道环形喷丝头（9）中的环形金属丝的截面为顶角在上的锐角三角形，所述多轨道环形喷丝头（9）中的环形金属丝材质为铁、铜、铝、银中的一种；

3.根据权利要求1所述的一种多轨道环形静电纺丝装置，其特征在于，所述储液槽（10）位于多轨道环形喷丝头（9）的一侧，所述储液槽（10）的形状与涂覆臂（7）相适配；所述涂覆臂（7）位于多轨道环形喷丝头（9）的上方，所述涂覆臂（7）的材质为聚四氟乙烯；所述涂覆臂（7）长度为50mm-1200 mm，所述涂覆臂（7）宽度为20mm-50mm；所述涂覆毛刷（2）嵌入涂覆臂（7）下方并与多轨道环形喷丝头（9）接触，所述涂覆毛刷（2）的材质为聚四氟乙烯。

4.根据权利要求1所述的一种多轨道环形静电纺丝装置，其特征在于，所述供电系统包括高压发生器（1）。

5.根据权利要求1所述的一种多轨道环形静电纺丝装置，其特征在于，所述接收装置包括接收辊（6）、传动带（3）、接收电极板（4）、第二电机（5）；所述第二电机（5）驱动接收辊（6）转动，接收辊（6）带动传动带（3）运动，接收电极板（4）位于传动带（3）的上方；所述接收电极板（4）材质为铁、铜、铝、银中的一种，所述接收电极板（4）的一端通过金属导线接地。

6.如权利要求1-5任一所述的一种多轨道环形静电纺丝装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及静电纺丝技术领域，公开了一种多轨道环形静电纺丝装置及其使用方法，所述多轨道环形静电纺丝装置包括涂覆系统、多轨道环形喷丝头、供电系统、接收装置；所述涂覆系统包括储液槽、涂覆臂、涂覆毛刷和第一电机，在第一电机驱动下，涂覆臂做扇形往复摆动，涂覆臂下方的涂覆毛刷蘸取储液槽内的纺丝液涂覆至多轨道环形喷丝头上方，本发明采用多轨道环形喷丝头，多轨道设计与环形金属丝的三角形截面形状，能使纺丝射流显著增加，提高纳米纤维的单位时间产量；本发明采用涂覆臂与涂覆毛刷蘸取纺丝液涂覆至多轨道环形喷丝头上，相比于大型储液槽，减小了溶液暴露于空气中的面积，减少了纺丝液溶剂的挥发。技术研发人员：王荣武,陈启升,钟军,宋均宜,张书峰,李洋,刘允璞,王黎明,覃小红,俞建勇受保护的技术使用者：山东联润新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/8