【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将液体聚合物静电纺丝成纳米级或亚微米级纤维的装置
本公开涉及用于将液体聚合物静电纺丝成纳米级或亚微米级(submicronscale)纤维的装置和方法,且更具体而言涉及在不使用常规喷嘴或针的情况下将液体聚合物静电纺丝成纳米级或亚微米级纤维的装置和方法。
技术介绍
纳米级或亚微米级纤维适用于各种应用,包括过滤、组织工程、防护服装、复合材料、电池隔膜、储能等。静电纺丝是用于生成这个级别的高质量纤维的方法之一。然而,尽管静电纺丝相对容易做到,但它具有非常低的产量,并且因此具有非常高的生产成本。因此,静电纺丝成纳米级和/或亚微米级纤维不具有成本效益。因而,除了高价值应用之外,纳米纤维的静电纺丝已经在很大程度上仅限于学术研究。目前注射喷嘴、针式喷射(needle-jet)和旋转喷射制造工艺中的生产速率通常为约0.05克每小时(g/h)至约0.15g/h每喷嘴/喷射。据研究和/或使用,有几种方法提高了生产速率。这些方法包括气体辅助静电纺丝;多喷嘴系统的使用;无喷嘴/无针系统的使用;和增加旋转喷射总数。然而,这些方法每一种都有其问题,导致每台(市售)机器的最大持续生产速率不超过约2千克每小时(kg/h)。与喷嘴/针头系统相关的问题包括:注射喷嘴/针头孔口的堵塞;难以优化喷嘴阵列;和难以保持通过每个喷嘴的均匀进料速率。与无喷嘴/无针系统相关的问题包括:无法控制溶液储槽中的溶剂蒸发,导致溶液浓度和粘度变化;以及聚合物层涂覆积聚于静电纺丝元件的表面上,导致纤维纺丝速率显著降低。通过本公开的各方面解决了这些和其它缺点。附图说明在附图中,并不一定按比例绘制,相同的附图标记可以描述 ...
【技术保护点】
1.一种用于将液体聚合物源连续无针式静电纺丝成纳米级或亚微米级聚合物纤维网的装置,所述装置包括:a.静电纺丝外壳,包括:一个或多个液体聚合物涂覆器件;包括导电接地板的静电纺丝区;和线清洁组件;b.线驱动系统,位于所述静电纺丝外壳的外部;c.多个连续电极线,所述多个连续电极线彼此平行,与所述线驱动系统啮合,并且延伸通过所述静电纺丝外壳和位于其中的一个或多个液体聚合物涂覆器件;d.基底传送器系统,位于所述静电纺丝外壳的外部;以及e.一个或多个高压电源单元,其中,所述一个或多个液体聚合物涂覆器件将液体聚合物层涂覆于所述多个连续电极线的表面上,所述一个或多个高压电源单元向所述多个连续电极线施加高电压,并在所述多个连续电极线和所述静电纺丝区中的所述导电接地板之间产生电场,从而由涂覆于所述多个连续电极线的表面上的所述液体聚合物形成纳米级或亚微米级聚合物纤维,所述线清洁组件包括用于从所述多个连续电极线清除残留液体聚合物的溶剂,以及所述基底传送器系统驱动基底通过所述静电纺丝外壳,并且将所述基底上的所述纳米级或亚微米级聚合物纤维收集为聚合物纤维网。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.06 US 62/443,0961.一种用于将液体聚合物源连续无针式静电纺丝成纳米级或亚微米级聚合物纤维网的装置,所述装置包括:a.静电纺丝外壳,包括:一个或多个液体聚合物涂覆器件;包括导电接地板的静电纺丝区;和线清洁组件;b.线驱动系统,位于所述静电纺丝外壳的外部;c.多个连续电极线,所述多个连续电极线彼此平行,与所述线驱动系统啮合,并且延伸通过所述静电纺丝外壳和位于其中的一个或多个液体聚合物涂覆器件;d.基底传送器系统,位于所述静电纺丝外壳的外部;以及e.一个或多个高压电源单元,其中,所述一个或多个液体聚合物涂覆器件将液体聚合物层涂覆于所述多个连续电极线的表面上,所述一个或多个高压电源单元向所述多个连续电极线施加高电压,并在所述多个连续电极线和所述静电纺丝区中的所述导电接地板之间产生电场,从而由涂覆于所述多个连续电极线的表面上的所述液体聚合物形成纳米级或亚微米级聚合物纤维,所述线清洁组件包括用于从所述多个连续电极线清除残留液体聚合物的溶剂,以及所述基底传送器系统驱动基底通过所述静电纺丝外壳,并且将所述基底上的所述纳米级或亚微米级聚合物纤维收集为聚合物纤维网。2.根据权利要求1所述的装置,进一步包括至少一个液体聚合物涂覆歧管,其中所述至少一个液体聚合物涂覆歧管将所述液体聚合物进料至所述一个或多个液体聚合物涂覆器件。3.根据权利要求1或2所述的装置,进一步包括液体聚合物再循环和进料系统,其中所述液体聚合物再循环和进料系统从所述一个或多个液体聚合物涂覆器件接收溢流液体聚合物并向所述一个或多个液体聚合物涂覆器件提供新鲜液体聚合物。4.根据权利要求3所述的装置,进一步包括至少一个液体聚合物溢流储槽,其中所述至少一个液体聚合物溢流储槽从所述一个或多个液体聚合物涂覆器件接收溢流液体聚合物,并且使所述溢流液体聚合物返回到所述液体聚合物再循环和进料系统。5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置,进一步包括通风气体供给系统,所述通风气体供给系统包括通风气体源和通风气体分配歧管,其中所述通风气体分配歧管从所述通风气体源接收通风气体并且将所述通风气体吹送到所述静电纺丝区中的所述多个连续电极线上,以促进纳米级或亚微米级聚合物纤维在所述基底上的收集。6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置,进一步包括初级干燥区,所述初级干燥区包括初级分配歧管,其中所述初级分配歧管将初级干燥气体分配到所述基底和形成于其上的聚合物纤维网以促进其干燥。7.根据权利要求6所述的装置,进一步包括次级干燥区,所述次级干燥区包括次级分配歧管,其中所述次级分配歧管将次级干燥气体分配到所述基底和形成于其上的聚合物纤维网以促进其干燥。8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置,进一步包括位于所述静电纺丝外壳附近的至少一个排放控制箱,所述至少一个排放控制箱包括用于使基底和所述多个连续电极线中的一个或多个进入或离开所述静电纺丝外壳的开口。9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置,其中所述一个或多个液体聚合物涂覆器件包括:液体聚合物涂覆歧管,用于在多个连续电极线的表面上涂覆液体聚合物层,所述液体聚合物涂覆歧管包括多个线入口孔和多个线出口孔;液体聚合物溢流储槽,用于接收从所述液体聚合物涂覆歧管溢出的液体聚合物;...
【专利技术属性】
技术研发人员:金学志,理查德·彼得斯,伊夫林·皮尔逊,
申请(专利权)人:沙特基础工业全球技术有限公司,
类型:发明
国别省市:荷兰,NL
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。