纤维制备系统技术方案

本发明专利技术公开了一种纤维制备系统，纤维制备系统包括：供料装置，供料装置包括移动部件和容器，容器用以容纳纤维原液，容器上设置有出液口，移动部件能够相对于容器移动以减小容器的体积，使得纤维原液从出液口中流出；导流套件，导流套件与供料装置密封连接，导流套件设置有进气口和出气口，出液口伸入至位于出气口的内部或者从出气口伸出至导流套件的外部，用以形成单根纤维；纤维收集装置，纤维收集装置用以收集单根纤维。本发明专利技术供料装置提供的纤维原液在气流的牵引下能够形成单根纤维，并被纤维收集装置收集，并在纤维收集装置的带动下实现连续生产。现连续生产。现连续生产。

【技术实现步骤摘要】
纤维制备系统


[0001]本专利技术涉及纤维材料制备
，尤其是涉及一种纤维制备系统。

技术介绍

[0002]微米纤维具有亚微米或纳米尺度的直径和较高的长径比，其在物理性质和力学特性上展现出普通块体或薄膜材料所不具备的特能，如超高的强度、柔性和电学性能。作为一种介电高分子材料，PVDF(聚偏二氟乙烯)基微米纤维不仅具有良好的力学性能，而且具有丰富的压电、介电或热释电性能，因此，其在柔性电子领域已经被广泛研究或应用。随着研究的深入，科学家们相信定向排布的PVDF基纤维一定会在现有功能的基础上被赋予一些更特异的性能。
[0003]目前，PVDF基微米纤维的制备方法包括静电纺丝法、气纺丝法和熔喷纺丝法，但是这些方法制备的纤维均呈无规则排列状态，无法进行严格的定向排布，限制了PVDF基纤维的进一步研究和应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种纤维制备系统，利用该纤维制备制备系统能够制备出定向排布的纤维。
[0005]第一方面，本专利技术的一个实施例提供了一种纤维制备系统，包括：
[0006]供料装置，所述供料装置包括移动部件和容器，所述容器具有容纳腔，所述容纳腔用以容纳纤维原液，所述容器上设置有出液口，所述移动部件能够相对于所述容器移动使得所述纤维原液从所述出液口中流出；
[0007]导流套件，所述导流套件与所述供料装置密封连接，所述导流套件设置有进气口和出气口，所述出液口伸入至所述出气口的内部或者从所述出气口伸出至所述导流套件的外部，用以导出单根纤维；
[0008]纤维收集装置，所述纤维收集装置用以收集所述单根纤维。
[0009]本专利技术实施例的纤维制备系统至少具有如下有益效果：本专利技术实施例利用供料装置中移动部件与容器的相对移动，使得纤维原液从出液口流出，流出后的纤维原液能够在气流的牵引下，被拉伸形成定向的射线状液流，被牵引出的单根液流中的溶剂挥发，液流固化形成定向的单根纤维，形成的单根纤维被纤维收集装置收集，并在纤维收集装置的带动下实现连续生产。
[0010]根据本专利技术的另一些实施例的纤维制备系统，所述纤维收集装置包括驱动电机和滚筒，所述驱动电机用以带动所述滚筒转动。驱动电机在轴向与滚筒机械连接，纤维收集装置主要用于缠绕产生的单根纤维，并通过滚筒旋转扭矩的牵引提供动力，牵引单根纤维的连续生成，最终实现单根纤维的连续定向收集。使用滚筒的作用有两种，一是利用扭矩牵引单根纤维连续生产，二是为了实现纤维在滚筒上是严格的定向缠绕且定向等间距收集。当使用第一驱动装置如往复机时，可以通过调整第一驱动装置和运行速度V(mm/min)和滚筒
的转速w(rad/min)，来控制纤维的间距d，满足的关系为：
[0011]在一些实施例中，驱动电机的转速为0～1000rad/min，滚筒的直径为10mm，宽度为31.4mm。
[0012]根据本专利技术的另一些实施例的纤维制备系统，所述滚筒上设置有覆膜；优选地，所述覆膜为书写纸、铝箔、高分子膜中的任一种。利用覆膜作为基底，覆膜可拆卸地设置在滚筒上，待纤维收集完成后可以与纤维一同取下，覆膜后续可以作为纤维的一部分，作为耗材使用。
[0013]根据本专利技术的另一些实施例的纤维制备系统，所述纤维制备系统还包括第一驱动装置，所述第一驱动装置用以驱动所述供料装置做单向运动或往复运动，单向运动或往复运动的方向垂直于出液口的出液方向。纤维原液沿着出液方向出液并被气流牵引，后固化形成定向的单根纤维，利用第一驱动装置驱动供料装置做垂直于出液口的出液方向的运动，使得单根纤维连续产生并能够间距排列于纤维收集装置上。
[0014]在一些实施例中，所述第一驱动装置的运行速度为1mm/min～100mm/min，所述供料装置供给所述纤维原液的速度为0.1μL/min～100μL/min。在一些实施例中，所述第一驱动装置的最大行程为40cm。
[0015]在一些实施例中，所述第一驱动装置为往复机。往复机能够做直线往复式运动的驱动，具有连接杆，能够在电机的带动下做往复运动，在使用时，将供料装置固定在往复机的连接杆上，随着往复机运动，固定方式可以是机械刚性连接如焊接、螺丝固定，或者可拆卸式连接。
[0016]根据本专利技术的另一些实施例的纤维制备系统，所述供料装置还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置用以驱动所述移动部件移动。利用第二驱动装置能够定量、稳定地驱动移动部件移动，从而可以精准控制纤维原液的流量。
[0017]在一些实施例中，所述第二驱动装置为注射泵。在一些实施例中，供料装置包括注射泵和注射器，注射器的活塞和活塞轴形成的结构相当于移动部件，注射器的针头相当于出液口，利用注射泵能够推动注射器定量、稳定地提供纤维原液。
[0018]在一些实施例中，所述导流套件为圆柱状，所述供料装置为注射器，所述导流套件与所述供料装置同轴。
[0019]根据本专利技术的另一些实施例的纤维制备系统，所述出液口的端面与所述出气口的端面之间的距离为0mm～10mm，距离为0mm时，表示出液口伸入至出气口的内部，距离大于0时表示出液口从出气口伸出而位于导流套件的外部。
[0020]根据本专利技术的另一些实施例的纤维制备系统，所述出液口的出液方向与所述出气口的出气方向相同。出液方向与出气方向一致、无角度，使得形成的纤维呈直线、无弯折，在纤维收集装置上呈定向排列。
[0021]根据本专利技术的另一些实施例的纤维制备系统，所述进气口和所述出气口的截面积相同。设置进气口与出气口的截面积相同。在一些实施例中，进气口和出气口均为圆形，尺寸一致，进气口的直径为1mm～5mm，出气口的直径为1mm～5mm。
[0022]根据本专利技术的另一些实施例的纤维制备系统，所述进气口的进气方向与所述出气口的出气方向垂直，方便通气操作。
[0023]根据本专利技术的另一些实施例的纤维制备系统，所述纤维制备系统还包括供气装置，所述供气装置用以向所述进气口通入气体。
[0024]根据本专利技术的另一些实施例的纤维制备系统，供气装置为漩涡风机、离心风机、空气压缩机、高压气瓶中的任一种。本专利技术提供的气体为流动的气流即可，不需要限定为压缩空气，提供的气体种类包含但不限于空气、氮气、氩气、氧气中的一种或多种。
[0025]所述纤维原液包括PVDF和溶剂。纤维原液可以是PDVF溶液或者在PDVF溶液中添加纳米粒子形成的PDVF基分散悬浮液，通过控制PVDF粉末的分子量和含量，纤维原液具有一定的表面张力和粘度，从而具有可拉伸成纤的特征。
[0026]在一些实施例中，所述纤维原液还包括钛酸钡、氧化锌、氧化硅、氧化铁、银、氧化锆中的至少一种。即可以在PDVF溶液中加入钛酸钡、氧化锌、氧化硅、氧化铁、银、氧化锆等纳米粒子，纳米粒子的固含量为5wt％～30wt％。纤维原液中使用的溶剂包括DMF、DMAC、NMP、DMSO和丙酮中的一种或多种混合。
附图说明
[0027]图1为第一实施例的纤维制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维制备系统，其特征在于，包括：供料装置，所述供料装置包括移动部件和容器，所述容器具有容纳腔，所述容纳腔用以容纳纤维原液，所述容器上设置有出液口，所述移动部件能够相对于所述容器移动使得所述纤维原液从所述出液口中流出；导流套件，所述导流套件与所述供料装置密封连接，所述导流套件设置有进气口和出气口，所述出液口伸入至位于所述出气口的内部或者从所述出气口伸出至所述导流套件的外部，用以形成单根纤维；纤维收集装置，所述纤维收集装置用以收集所述单根纤维。2.根据权利要求1所述的纤维制备系统，其特征在于，所述纤维收集装置包括驱动电机和滚筒，所述驱动电机用以带动所述滚筒转动。3.根据权利要求2所述的纤维制备系统，其特征在于，所述滚筒上设置有覆膜；优选地，所述覆膜为书写纸、铝箔、高分子膜中的任一种。4.根据权利要求1所述的纤维制备系统，其特征在于，所述纤维制备系统还包括第一驱动装置，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勃，张晗，王荣，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：新型
国别省市：