本发明专利技术公开一种多辊实心针电极纳米纤维非织造布生产装置，该生产装置主要包括：储液池、转液辊、实心针电极喷丝辊、接收装置、高压静电发生器；所述带液辊2材质为聚丙烯树脂，外表包缠有氟橡胶，幅宽为20～200cm，半径范围为5～50cm；所述实心针电极喷丝辊3幅宽与带液辊保持一致，半径为3～20cm；所述的实心针电极22植针密度为1～16针/cm2；所述实心针电极，特征在于其针形结构为叉形、圆柱形、棱柱形、圆锥形、棱锥形等中的一种；所述实心针电极22，其特征在于针长1～4cm，针尖与带液辊表面距离为0.1～1mm。本发明专利技术生产装置可胜任浓度高达25％以上纺丝液电纺纳米纤维生产，且其临界电压通常不高于25kV，其生产效率可在20g/min以上，制备的纳米纤维直径范围为50～500nm，平均直径小于400nm。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种静电纺丝装置，具体为ー种多辊实心针电极纳米纤维非织造布生产装置。
技术介绍
纳米纤维狭义上是指直径小于IOOnm以下纤维，由于其直径极细，使得纤维的比表面积发生了质的飞跃，极大地提高了其表面能，从而赋予了其特殊的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，在物理(光、热、电磁等)、化学等性质方面均表现出优异特性，成为未来二十一世纪的研究热点。纳米纤维非织造布在环保过滤材料、纳米复 合增强材料、组织工程支架、药物释放载体、光电器件、催化材料等方面具有广泛的应用前旦-5^ O静电纺丝是目前制备纳米纤维非织造布的最有效技术之一，该技术于1934年由美国人 Formnals Il 先专利技术[A. FORMHALS. Process and apparatus for preparingartifical threads USA, 1975504[P] 1934.],其核心是在高压静电场カ的作用下的聚合物溶液或熔体产生喷射射流，喷射状的纺丝细流在空气中将发生“扰动现象”又分裂成许多更微细的纤维细流，不断拉伸变细，同时细流中溶剂挥发(或熔体细流冷却)，纤维固化成形，被收集装置接受，得到纳米纤维非织造布。静电纺种类包括溶液静电纺和熔融静电纺两大类，其中溶液静电纺由于其设备及エ艺简单而得到快速发展。溶液静电纺丝机或装置主要包括喷丝头、纺丝液供给系统、高电压发生器和纤维收集板四大主要部分。传统静电纺丝机采用单金属毛细针管为喷丝头，如中国专利 200420020596. 3，200410025622. 6，200420107832. 5 等所公开的技术，美国专利US6753454, US6656394, US6713011 等所公开的技术。随着静电纺纳米纤维非织造布受到エ业界日益重视，传统单针管静电纺丝机由于产率较低，无法满足大規模应用的需求，已经成为制约其进ー步发展的瓶颈问题。提高电纺纳米纤维产量已成为专家、学者共同关心和面对的问题。在单针静电纺装置的基础上，许多学者开发了多针静电纺丝装置，Theron等将多个金属针管按照直线排列或矩阵排列的多喷头静电纺丝机[S.A. THERON, A. L. YARIN，E.ZUSSMAN, E.KROLL. Multiple jets in electrospinning !experiment and modeling.Polymer, 2005,46 (9) :2889-2899.]，国际上也出现了很多类似专利，如 TO2005/073441 I、WO 2004/016839 Al、USA6, 382，526、USA，6，616，435B2 等。尽管多针静电纺丝技术在产量上有了大幅提高，而且通过合理布置针的位置可以降低多针间的相互干扰等问题。但是在成千上万个针头纺丝过程中，一旦某个或多个针头出现堵塞或滴液现象，将严重影响产品的均匀性、质量，而且清理工作繁琐，影响生产。2004年，由捷克的ELMARC0公司于制造出的旋转辊轴静电纺丝技术开创了无针静电纺丝技术的先河，并申请了专利(W02005/024101 Al)。该技术的主要原理是在储液池中安装部分浸入溶液的旋转金属辊轴(或刻有不同花纹)，纺丝液随着辊轴的旋转带到辊轴表面,在储液池内或棍轴上施加有一高压静电,在电场力作用下棍轴表面的纺丝液形成多股射流，遍布滚筒长度方向，因而可获得较高的产量，该设备产量可达I 15g/min，纤维直径约100 lOOOnm，为纳米纤维エ业化生产的目标实现奠定了坚实的基础。由于该纺丝喷丝区域是在辊轴表面，未使用传统的毛细金属针管，故称之为无针静电纺丝机。与针式静电纺丝相比，由于其纤维喷射方向朝上，避免了液滴的产生，而且具有较高产量。但该无针辊轴式静电纺丝设备在纺丝过程中需要比针式纺丝机更高的高压静电，其启动电压(纺丝液形成泰勒锥时的电压值)通常在40kV以上，其原因在于辊轴表面曲率较大，电场在其表面分布不集中，而且辊轴旋转时，其表面带液量较多，因此需要更高的电压来克服纺丝液的表面张カ而形成泰勒锥；此外，辊轴式无针头静电纺制的纤维直径较针式电纺纤维粗，一般在300nm以上，有的甚至超过I μπι;再则过高的电压值会导致击穿、漏电现象，对设备绝缘要求更高，纺丝能耗相应増加。涉及可无针头辊轴式静电纺丝装置专利还有中国专利200410025622.6,200610036635.2,200710036447.4,200810032247.6等。从纺丝エ艺角度来讲，增大纺丝液浓度也在一定程度上有助于提高静电纺纳米纤维的产量，而且可減少溶剂使用量，降低生产成本和环境污染。然而，纺丝液溶度越大，其粘 性也越大，高浓度纺丝液在毛细针管中挤出困难，将加速喷射头堵塞；在无针辊轴表面带液量过多而导致纺丝困难，甚至无法进行静电纺丝。迄今为止，鲜有适于高浓度纺丝液的静电纺丝装置文献及专利报道。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是，提供ー种多辊实心针电极纳米纤维非织造布エ业化生产装置。该生产装置特别设计了实心针电极喷丝辊，很好地解决了现有在毛细针管电纺丝过程中堵塞、滴液现象和无针辊轴纺丝过程中纺丝电压高、纤维直径粗的问题，攻克了高浓度纺丝溶液的电纺纳米纤维技术难点。本专利技术解决所述生产装置技术问题的技术方案是设计ー种多辊实心针电极纳米纤维非织造布エ业化生产装置，该生产装置主要包括储液池I、转液辊2、实心针电极喷丝辊3、接收装置4、高压静电发生器5。本专利技术所设计的带液辊2，其特征在于其材质为塑料或橡胶辊中的ー种。本专利技术所设计的实心针电极喷丝辊3，其特征在于该喷丝辊由金属轴31和实心针电极32组成；所述实心针电极32，特征在于其针形结构为叉形、圆柱形、棱柱形、圆锥形、棱锥形等中的ー种；所述实心针电极32与金属轴31紧密连接。与现有静电纺装置相比，本专利技术所设计的多辊实心针电极纳米纤维非织造布エ业化生产装置是利用转液辊2将储液池中的纺丝液均匀转移至其表面，然后再转移至实心针电极喷丝辊3的实心针电极32的针尖外表，有效解决了现有毛细管针式静电纺针孔堵塞现象；同吋，由于纺丝溶液经由转液辊2的过渡作用，可使实心针电极32的针尖外表带液量均匀，更为突出的是，该电纺装置中针尖处电场最为集中，电场强度最大，有助于形成稳定的泰勒锥射流，极大降到了纺丝电压，可满足高浓度纺丝液的电纺纳米纤维批量制备。此外，该生产装置亦可适用低溶度的纺丝液。附图说明图I是本专利技术双辊实心针电极纳米纤维生产装置一种实施例的整体结构示意图；图2是本专利技术三辊实心针电极纳米纤维生产装置一种实施例的整体结构示意图；图3是本专利技术实心针电极纳米纤维生产装置一种实施例的实心电极喷丝辊的结构示意图；图4是本专利技术叉形实心针电极示意图；图5是本专利技术圆柱形实心针电极示意图；图6是本专利技术圆锥形实心针电极示意图；图7是本专利技术三棱锥形实心针电极示意图。具体实施方式 下面结合实施例及其附图进一歩叙述本专利技术，但本专利技术的权利要求范围不受具体实施例的限制。本专利技术设计的多辊实心针电极纳米纤维非织造布生产装置(简称装置，參见图I、2)包括储液池1，储液池I上装有转液辊2，转液辊2的表面设有ー个或多个实心针电极喷丝辊3，实心针电极喷丝辊3的正上方安装有接收本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多辊实心针电极纳米纤维非织造布生产装置，该生产装置主要包括储液池、转液辊、实心针电极喷丝辊、接收装置、高压静电发生器。2.根据权利要求I所述带液辊材质为聚丙烯树脂，外表包缠有氟橡胶，幅宽为20 200cm,半径范围为5 50cm。3.根据权利要求I所述实心针电极喷丝辊，其特征在于由金属轴和实...
【专利技术属性】
技术研发人员：康卫民，程博闻，赵义侠，蔡占军，刘雍，庄旭品，刘亚，闫静，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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