本实用新型专利技术公开了一种双电极高压静电纺的熔喷装置，主要包括熔喷模头支撑架、熔喷上模头、熔喷下模头、梭型电极板、电极板导体片、支撑架调节螺母、风箱调节螺母、抽吸风风箱和多孔电极板，熔喷模头支撑架用于支撑和固定熔喷上模头、熔喷下模头及梭型电极板；在熔喷上模头和梭型电极板之间施加高压静电场力、在梭型电极板和多孔电极板之间施加高压静电场力，两次高压静电场力作为辅助作用力对纤维牵伸细化，有助于降低聚合物纤维的直径大小和分布。在纤维固化之前双电极高压静电场就对纤维进行了极化作用，电荷能够长时间保留在纤维层的内部，纤维偶极性时效长。双电极的施加同时解决了纤维直径粗、直径分布范围广、能耗大、偶极性时效短的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种双电极高压静电纺的熔喷装置
本技术涉及一种双电极高压静电纺的熔喷装置，属于纺丝设备领域。
技术介绍
受新型冠状病毒肺炎影响，居民日常防护所需一次性口罩与N95口罩大量紧缺，N95口罩售价一度高达80元/只，而作为口罩防护核心的内层熔喷布供不应求，价格由平日2～3万元/吨突增至60～80万元/吨，大量资金注入熔喷布行业，但所制备的熔喷布韧性差、晶粒多且过滤效率低于国家标准。纺丝加工方法是一种聚合物微纳米纤维的制造方法，主要包括熔喷法、静电纺丝法等。不同的制备技术有各自的优越性和局限性。熔喷法其优点在于生产效率高，工艺流程简单，但仅依靠气流与聚合物熔体射流之间的摩擦力不足以将纤维细化至纳米级，所以熔喷法生产聚合物纤维的直径在2-5μm之间，熔喷法所制备的纤维较粗不利于对0.3μm空气悬浮粒子过滤效率从95％至100％的提升，熔喷法制备纤维的过程中，当纤维落在收集平面后，对已经固化的纤维膜进行充电极化。由于此种方法生产的纤维膜是在纤维固化之后再进行充电极化，纤维膜中的电荷保留时间较短，因此纤维膜的偶极性保持时间不长。而静电纺丝法利用静电场使聚合物熔体克服表面张力形成泰勒锥激发射流固化冷却后形成的纤维直径在数十纳米至数百纳米之间，对空气中悬浮粒子具有优异的过滤效果，但生产效率较低，难以满足批量化制备需求，因此熔喷法与静电纺丝法相结合的纤维制备工艺可同时满足批量化制备和高过滤效率双重需求。因此针对以上现有熔喷法制备的聚合物纤维存在直径较粗、直径分布不均匀、生产能耗大、纤维膜的偶极性时效低的问题，本专利技术拟提出一种双电极高压静电纺的熔喷装置，可有效降低纤维直径、缩小直径分布范围，减少生产能耗，增加纤维偶极性的保持时长，利于长期储备。
技术实现思路
本技术针对熔喷法制备的聚合物纤维直径较粗、直径分布不均匀、生产能耗大、纤维膜的偶极性时效低的问题，提出一种双电极高压静电纺的熔喷装置。双电极高压静电的加入实现了纤维直径的大幅降低，可制备平均直径1μm以下的纳米纤维，纤维铺网均匀度、平整度增加；由于双电极高压静电场力辅助气流牵伸力对聚合物纤维进行细化，因此所生产的纤维直径分布范围也有所降低；双电极高压静电场力的加入可大幅减少风箱和气流辅助设备的使用功耗；在纤维下落的过程中双电极高压静电场力对纤维进行了两次电场极化作用，生产的纤维膜偶极化保持时间会大幅增加。本技术提出一种双电极高压静电纺的熔喷装置，主要包括熔喷模头支撑架、熔喷上模头、熔喷下模头、梭型电极板、电极板导体片、支撑架调节螺母、风箱调节螺母、抽吸风风箱和多孔电极板，熔喷上模头中包含两个气体流道、一个熔体流道；熔喷下模头中包含两个气体流道；熔喷模头支撑架用于支撑和固定熔喷上模头、熔喷下模头及梭型电极板；支撑架调节螺母用于调节梭型电极板的高度；电极板导体片固定于梭型电极板的两侧；多孔电极板放置于抽吸风风箱的顶端面；风箱调节螺母用于调节抽吸风风箱距离地面的高度。本技术一种双电极高压静电纺的熔喷装置，梭型电极板由两块梭型铜质电极板组成，竖直放置于熔喷模头支撑架上。两块电极板导体片分别利用螺钉固定在两块梭型铜质电极板的两侧，用于导通两块梭型铜质电极板，使得两块梭型铜质电极板与熔喷模头间保持相同的电势差。电极板导体片中间的腰孔在调节梭型电极板时用于移动紧定螺钉。在熔喷下模头和梭型电极板之间施加高压静电用于第一级电场力牵伸细化纤维，其施加的电压范围是5-60kV，优选电压范围是20-35kV。熔喷上模头与梭型电极板之间的距离可根据电压值来调整，调整方式是通过熔喷模头支撑架上的支撑架调节螺母进行调节，调整范围是10-60mm，优选范围是20-35mm。两块梭型电极板之间的间距可通过调松两紧定螺钉沿电极板导体片的腰孔水平滑动来控制，调整范围是20mm-60mm，优选范围是30mm-50mm。由于电极板导体条固定在两块梭型电极板的两侧，因此并不会干扰熔喷下模头和梭型电极板之间电场强度的分布，电场强度分布均匀有助于提高纤维细度。两块梭型电极板上下的尖端与熔喷上模头形成较强空间电场，有助于对纤维牵伸细化。电极板的内平面均涂抹有聚四氟乙烯，聚四氟乙烯优良的电绝缘性减弱了电极板的吸附能力，使得纤维能快速通过两块梭型电极板之间的间隙而不粘附在梭型电极板上。本技术一种双电极高压静电纺的熔喷装置，多孔电极板放置于抽吸风风箱的顶端面；梭型电极板与多孔电极板之间施加高压静电用于第二次电场力牵伸细化纤维，其施加的电压范围是80kV-160kV，优选电压范围是100kV-120kV。梭型电极板和多孔电极板之间的距离根据电压值来调整，调整方式是通过抽吸风风箱的风箱调节螺母进行调节，调整范围是150mm-250mm，优选范围是180mm-220mm。多孔电极板上开阵列网孔，多孔电极板上的网孔并不影响其对纤维层的支撑作用，纤维在下落过程中由于受到电场力的作用会吸附更多的电荷，当下落至多孔电极板上时会快速吸附在上面，堆积在多孔电极板上的纤维层会吸附在电极板上，此方法会减少抽吸风风箱的功率损耗。抽吸风风箱用于将纤维吸附在收集平面上，而此装置的收集平面就是多孔电极板。本技术一种双电极高压静电纺的熔喷装置，在熔喷上模头和梭型电极板之间施加高压静电场力、在梭型电极板和多孔电极板之间施加高压静电场力，两次高压静电场力作为主要作用力对纤维牵伸细化，有助于大幅降低聚合物纤维的直径大小和分布。在纤维固化之前双电极高压静电场就对纤维进行了极化作用，电荷能够长时间保留在纤维层的内部，纤维偶极性时效长。双电极的施加同时解决了纤维直径粗、直径分布范围广、能耗大、偶极性时效短的问题。本技术一种双电极高压静电纺的熔喷装置，一级电极板也可以为“7”型结构，尖端放电效应更加明显。为营造“7”型电极板与熔喷下模头之间的一级电场环境，螺栓与支撑件分别采用尼龙与电木材料。熔喷竖直方向调节电木支架通过尼龙紧固螺栓固定于熔喷上模头，调节高度尼龙螺栓穿过竖直方向调节电木支架，尼龙螺钉将”7”型电极板固定于水平方向调节电木支架，且与水平方向调节电木支架内螺纹孔配合。电木风箱置于熔喷下模头尖端下方约150mm处，中心开孔便于阵列网孔电极板的放置。本技术一种双电极高压静电纺的熔喷装置，一级电极板也可以为丝状结构。两带腰孔电木条通过M10尼龙紧固螺栓固定于电木风箱侧面，两驻极用钼丝通过缠绕于M10尼龙螺栓上并通过螺母固定与带腰孔电木条相连，电木风箱孔为螺纹孔，与M10尼龙紧固螺栓相配合，两驻极钼丝与熔喷下模头形成一级电场，阵列网孔电极板与熔喷下模头形成二级电场，驻极钼丝位于熔喷下模头下方约10-60mm，优选为20-30mm，施加电压为5-60kv，优选为20-35kV，电木风箱置于熔喷下模头尖端下方约150mm处，中心开孔便于阵列网孔电极板的放置，其施加的电压范围是80kV到160kV，优选电压范围是100kV到120kV。附图说明图1是本技术一种双电极高压静电纺的熔喷装置的示意图；图2是图1所示的熔喷模头放大原理图；图3是图1所示的梭型电极板的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双电极高压静电纺的熔喷装置，其特征在于：主要包括熔喷模头支撑架、熔喷上模头、熔喷下模头、梭型电极板、电极板导体片、支撑架调节螺母、风箱调节螺母、抽吸风风箱和多孔电极板，熔喷上模头中包含两个气体流道、一个熔体流道；熔喷下模头中包含两个气体流道；熔喷模头支撑架用于支撑和固定熔喷上模头、熔喷下模头及梭型电极板；支撑架调节螺母用于调节梭型电极板的高度；电极板导体片固定于梭型电极板的两侧；多孔电极板放置于抽吸风风箱的顶端面；风箱调节螺母用于调节抽吸风风箱距离地面的高度。/n
【技术特征摘要】
1.一种双电极高压静电纺的熔喷装置，其特征在于：主要包括熔喷模头支撑架、熔喷上模头、熔喷下模头、梭型电极板、电极板导体片、支撑架调节螺母、风箱调节螺母、抽吸风风箱和多孔电极板，熔喷上模头中包含两个气体流道、一个熔体流道；熔喷下模头中包含两个气体流道；熔喷模头支撑架用于支撑和固定熔喷上模头、熔喷下模头及梭型电极板；支撑架调节螺母用于调节梭型电极板的高度；电极板导体片固定于梭型电极板的两侧；多孔电极板放置于抽吸风风箱的顶端面；风箱调节螺母用于调节抽吸风风箱距离地面的高度。
2.根据权利要求1所述的一种双电极高压静电纺的熔喷装置，其特征在于：梭型电极板由两块梭型铜质电极板组成，竖直放置于熔喷模头支撑架上，两块电极板导体片分别利用螺钉固定在两块梭型铜质电极板的两侧，用于导通两块梭型铜质电极板，使得两块梭型铜质电极板保持相同的电压；电极板导体片中间的窄缝在调节梭型电极板时用于移动紧定螺钉。
3.根据权利要求1所述的一种双电极高压静电纺的熔喷装置，其特征在于：梭型电极板换为“7”型电极板或丝状电极。
4.根据权利要求1所述的一种双电极高压静电纺的熔喷装置，其特征在于：熔喷上模头与梭型电极板之间的距离根据电压值来调整，调整方式是通过熔喷模头支撑架上的支撑架调节螺母进行调节，调整范围是20-35mm。
5.根据权利要求1所述的一种双电极高压静电纺...
【专利技术属性】
技术研发人员：安瑛，王军，杨卫民，李好义，戴雄飞，陈琪琪，李习标，沈毅，丁玉梅，
申请(专利权)人：北京化工大学，常州市英蓝云智微纳米科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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