一种连续性补偿式静电纺丝进料设备制造技术

本发明专利技术公开了一种连续性补偿式静电纺丝进料设备，所述进料设备包括：样品搅拌装置，用于将纺丝样品搅拌成均匀流体，得到纺丝溶液；溶液缓冲装置，用于将纺丝溶液消泡；溶液储存装置，用于储存消泡后的纺丝溶液；溶剂储存装置，用于储存溶剂；混匀装置，用于将消泡后的纺丝溶液和溶剂混合均匀；纺丝液槽，用于纺丝；和检测装置，用于监控纺丝液槽。本发明专利技术具有连续进料、补偿式调节溶液浓度、条件可控、运行可靠，易于辅助无针静电纺丝装置实现工业化的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种连续性补偿式静电纺丝进料设备
本专利技术涉及一种进料设备。更具体地，涉及一种连续性补偿式静电纺丝进料设备。
技术介绍
静电纺丝又称电纺，是指在高压电场的作用下，带电的聚合物溶液或熔融体形成一个锥体，即所谓的“泰勒锥”(Taylorcone)，继续增加电场强度，聚合物溶液或熔融体会从“泰勒锥”中喷出，喷射流在高压电场的作用下发生震荡，产生频率极高的不规则螺旋运动，导致喷射流被快速拉细，溶剂迅速挥发，最终形成直径在微纳米级的纤维并以随机的方式散落在收集装置上，形成微纳米纤维膜，或者在移动/旋转的收集装置上，形成一定纤维取向的微纳米纤维膜，所得到的微纳米纤维膜称为无纺布。静电纺丝从发现到现在已有将近100年的历史。早在1914年Zeleny(Phys.Rev.1914.3:69～91)发现了静电纺丝现象，Formhals(US1,975,504.1934)对其申请了专利。然而直到1993年，这一技术才被定义为静电纺丝技术。近年来，随着纳米科技研究的日渐升温及科技手段的不断进步，静电纺丝技术已经成为当今最热门的研究领域之一，静电纺丝技术已被用于各个领域。目前关于静电纺丝的研究大多都集中在对静电纺丝材料、应用的探索及对静电纺丝纺丝头、接受装置等的改进上，而对于静电纺丝的进料设备研究则很少。迄今为止国内外对静电纺丝的进料设备的研究文章专利几乎没有。虽然现有的针筒式静电纺丝装置、无针静电纺丝装置能够纺出微纳米纤维，但由于它们不能实现连续进料而出现了各种问题：(1)连续纺丝的问题。静电纺丝装置不能够连续进料，导致纺丝不能够持续进行，同时也导致静电纺丝难于工业化。(2)纺丝溶液浓度变化的问题。在静电纺丝过程中，溶剂的挥发致使纺丝溶液浓度增加，导致制备的纳米纤维直径、长径比不均一，影响纺丝产品的性质。(3)纺丝液位的降低也会导致纺丝产品形态的改变。此外，纺丝溶液带电，这给连续进料装置的研制带来一系列的困难。因此，需要提供一种新的连续性补偿式静电纺丝进料设备，以保障连续供料、连续纺丝且制备的纳米纤维直径、长径比均一，纺丝产品性质均一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种连续性补偿式静电纺丝进料设备。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种连续性补偿式静电纺丝进料设备，所述进料设备包括：样品搅拌装置，用于将纺丝样品搅拌成均匀流体，得到纺丝溶液；溶液缓冲装置，用于将纺丝溶液消泡；溶液储存装置，用于储存消泡后的纺丝溶液；溶剂储存装置，用于储存溶剂；混匀装置，用于将消泡后的纺丝溶液和溶剂混合均匀；纺丝液槽，用于纺丝；和检测装置，用于监控纺丝液槽；其中，所述样品搅拌装置经第一管道与溶液缓冲装置相连；所述溶液缓冲装置经第二管道与溶液储存装置相连；所述溶液储存装置经第三管道与混匀装置相连；所述溶剂储存装置经第四管道与混匀装置相连；所述混匀装置经第五连接单元与纺丝液槽相连。所述第一管道为不锈钢管道，设置有阀门、管式过滤器，经法兰与溶液缓冲装置相连；所述第二管道为不锈钢管道，设置有阀门、管式过滤器、输送泵，经法兰与溶液储存装置相连；所述第三管道为不锈钢管道，设置有阀门、流量计，经法兰与混匀装置相连；所述第四管道为不锈钢管道，设置有阀门、流量计，经法兰与混匀装置33相连；所述第五连接单元包括依次连接的不锈钢管道、阀门、流量计、蠕动泵、塑料管，塑料管的末端通入纺丝液槽内。经样品搅拌装置搅拌得到的纺丝溶液经第一管道输送入溶液缓冲装置；纺丝溶液在溶液缓冲装置中完成消泡后，经第二管道输送入溶液储存装置中；溶液储存装置和溶剂储存装置经开关阀门和流量计将纺丝溶液、溶剂按比例输送入混匀装置中；混匀装置用来将纺丝溶液和溶剂混合均匀，调节并维持纺丝溶液浓度的稳定；检测装置通过各种仪器监控纺丝溶液的液面、温度、性质的变化。优选地，所述样品搅拌装置包括第一外壳和第一搅拌桨；所述第一搅拌桨设置在第一外壳内部。优选地，所述样品搅拌装置还包括第一夹层和第一外层；所述第一外壳的外侧设置第一夹层，所述第一夹层的外侧设置第一外层。优选地，所述第一夹层采用电加热或油浴加热，第一外层采用保温介质保温。优选地，所述样品搅拌装置还包括设置在第一外壳外部的列管冷凝器、第一电机、第一检查盖和设置在第一检查盖的上部的第一安全阀门。优选地，所述溶液缓冲装置包括第二外壳和超声波振荡器；所述超声波振荡器设置在第二外壳内部。优选地，所述溶液缓冲装置还包括第二夹层和第二外层；所述第二外壳的外侧设置第二夹层，所述第二夹层的外侧设置第二外层。优选地，所述第二夹层采用电加热或水浴加热，第二外层采用保温介质保温。优选地，所述溶液缓冲装置还包括设置在第二外壳外部的第二检查盖和设置在第二检查盖上部的第二安全阀门。优选地，所述溶液储存装置包括第三外壳。优选地，所述溶液储存装置还包括第三夹层和第三外层；所述第三外壳的外侧设置第三夹层，所述第三夹层的外侧设置第三外层。优选地，所述第三夹层采用水浴加热，第三外层采用保温介质保温。优选地，所述溶液储存装置还包括设置在第三外壳外部的第三检查盖和设置在第三检查盖的上部的第三安全阀门。优选地，所述溶剂储存装置包括第四外壳。优选地，所述溶剂储存装置还包括第四夹层和第四外层；所述第四外壳的外侧设置第四夹层，所述第四夹层的外侧设置第四外层。优选地，所述第四夹层采用水浴加热，第四外层采用保温介质保温。优选地，所述溶剂储存装置还包括设置在第四外壳外部的第四检查盖和设置在第四检查盖的上部的第四安全阀门。优选地，所述混匀装置包括第五外壳和第二搅拌桨；所述第二搅拌桨设置在第五外壳内部。优选地，所述混匀装置还包括第五外层；所述第五外壳的外侧设置第五外层。优选地，所述第五外层采用水浴加热。优选地，所述混匀装置还包括设置在第五外壳外部的第二电机。优选地，所述纺丝液槽为夹层中空的圆柱形凹槽结构，凹槽中心放置纺丝头。优选地，所述纺丝液槽的材质为聚四氟乙烯。优选地，所述纺丝液槽的夹层经热风机保持风进出。优选地，所述检测装置包括：镶嵌在纺丝液槽凹面内壁上的微刻度尺；悬挂在纺丝液槽的凹槽一侧的酒精温度计；悬挂在纺丝液槽的凹槽一侧的空心球，空心球的表面刻蚀有微刻度；以及光学显微镜。优选地，第一管式过滤器为金属或工程塑料材质，快装接头连接，过滤目数为1-20目；第二管式过滤器为金属或工程塑料材质，快装接头连接，过滤目数为20-40目；微刻度尺的标示范围为：纺丝头下沿到纺丝液槽上沿，精度为0.01mm；酒精温度计的测量精度为0.1℃；空心球的刻蚀范围为悬挂端顶点与其圆心相对应的位置，精度为0.01mm；光学显微镜的观测落点为2个微刻度尺位置和酒精温度计刻度位置，放大倍数为2-50倍。本专利技术的有益效果如下：本专利技术具有连续进料、补偿式调节溶液浓度、条件可控、运行可靠，易于辅助无针静电纺丝装置实现工业化的优点。一方面，纺丝溶液、溶剂通过搅拌分散，可以连续不断的供给纺丝液槽纺丝溶液；另一方面，本设备通过液位监控，实时调整纺丝溶液进料的速度；通过对纺丝溶液浓度、比重、粘度综合因素的监控，考虑进料溶液的配比，补偿式地实现溶液的浓度、粘度、比重大致不变。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出了本专利技术的设备的示意图。图2示出了本专利技术的部分装置的示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续性补偿式静电纺丝进料设备，其特征在于，所述进料设备包括：样品搅拌装置(1)，用于将纺丝样品搅拌成均匀流体，得到纺丝溶液；溶液缓冲装置(14)，用于将纺丝溶液消泡；溶液储存装置(24)，用于储存消泡后的纺丝溶液；溶剂储存装置(34)，用于储存溶剂；混匀装置(33)，用于将消泡后的纺丝溶液和溶剂混合均匀；纺丝液槽(52)，用于纺丝；和检测装置(72)，用于监控纺丝液槽(52)；其中，所述样品搅拌装置(1)经第一管道(10)与溶液缓冲装置(14)相连；所述溶液缓冲装置(14)经第二管道(62)与溶液储存装置(24)相连；所述溶液储存装置(24)经第三管道(63)与混匀装置(33)相连；所述溶剂储存装置(34)经第四管道(64)与混匀装置(33)相连；所述混匀装置(33)经第五连接单元(70)与纺丝液槽(52)相连。

【技术特征摘要】
1.一种连续性补偿式静电纺丝进料设备，其特征在于，所述进料设备包括：样品搅拌装置(1)，用于将纺丝样品搅拌成均匀流体，得到纺丝溶液；溶液缓冲装置(14)，用于将纺丝溶液消泡；溶液储存装置(24)，用于储存消泡后的纺丝溶液；溶剂储存装置(34)，用于储存溶剂；混匀装置(33)，用于将消泡后的纺丝溶液和溶剂混合均匀；纺丝液槽(52)，用于纺丝；和检测装置(72)，用于监控纺丝液槽(52)；其中，所述样品搅拌装置(1)经第一管道(10)与溶液缓冲装置(14)相连；所述溶液缓冲装置(14)经第二管道(62)与溶液储存装置(24)相连；所述溶液储存装置(24)经第三管道(63)与混匀装置(33)相连；所述溶剂储存装置(34)经第四管道(64)与混匀装置(33)相连；所述混匀装置(33)经第五连接单元(70)与纺丝液槽(52)相连；所述样品搅拌装置(1)包括第一外壳(61)和第一搅拌桨(6)；所述第一搅拌桨(6)设置在第一外壳(61)内部；所述样品搅拌装置(1)还包括第一夹层(2)和第一外层(3)；所述第一外壳(61)的外侧设置第一夹层(2)，所述第一夹层(2)的外侧设置第一外层(3)；所述第一夹层(2)采用电加热或油浴加热，第一外层(3)采用保温介质保温；所述样品搅拌装置(1)还包括设置在第一外壳(61)外部的列管冷凝器(5)、第一电机(7)、第一检查盖(8)和设置在第一检查盖(8)的上部的第一安全阀门(9)。2.根据权利要求1所述的一种连续性补偿式静电纺丝进料设备，其特征在于，所述第一管道(10)为不锈钢管道，设置有阀门(11)、第一管式过滤器(12A)，经法兰与溶液缓冲装置(14)相连；所述第二管道(62)为不锈钢管道，设置有阀门(21)、第二管式过滤器(12B)、输送泵(22)，经法兰与溶液储存装置(24)相连；所述第三管道(63)为不锈钢管道，设置有阀门(30)、流量计(31)，经法兰与混匀装置(33)相连；所述第四管道(64)为不锈钢管道，设置有阀门(40)、流量计(41)，经法兰与混匀装置(33)相连；所述第五连接单元(70)包括依次连接的不锈钢管道(71)、阀门(47)、流量计(48)、蠕动泵(49)、塑料管(50)，塑料管(50)的末端通入纺丝液槽(52)内。3.根据权利要求1所述的一种连续性补偿式静电纺丝进料设备，其特征在于，所述溶液缓冲装置(14)包括第二外壳(65)和超声波振荡器(18)；所述超声波振荡器(18)设置在第二外壳(65)内部；所述溶液缓冲装置(14)还包括第二夹层(15)和第二外层(16)；所述第二外壳(65)的外侧设置第二夹层(15)，所述第二夹层(15)的外侧设置第二外层(16)；所述第二夹层(15)采用电加热或水浴加热，第二外层(16)采用保温介质保温；所述溶液缓冲装置(14)还包括设置在第二外壳(65)外部的第二检查盖(19)和设置在第二检查盖(19)上...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭燕川，卢伟鹏，徐海涛，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11