一种电场均匀稳定的多喷头熔体微分静电纺丝装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电场均匀稳定的多喷头熔体微分静电纺丝装置，属于静电纺丝领域。
【背景技术】
[0002]静电纺丝技术作为一种简单有效的纳米纤维制备技术，越来越受到国内外学者的关注，静电纺丝方法已被公认为是制备纳米纤维最简单有效的方法之一，目前已有三十多种聚合物通过此方法成功制得超细纤维，最小的直径达到几十纳米。静电纺丝技术制备的纳米纤维应用前景广阔，尤其在空气过滤、污水处理、海水淡化、电子器件及生物组织工程等方面。
[0003]目前关于静电纺丝技术的研宄大部分都是基于一个毛细管喷头的装置，所以为了提高产量，研宄者采用了阵列式多针头技术，但是增加的针头数目同样增加了针头堵塞的几率，难于清理，而这也仅适用于溶液静电纺丝，对于粘度较大的熔体则不宜采用这种易堵塞的针头式的装置，为了解决熔体静电纺丝大量制备难的问题，中国发明专利一种熔体微分静电纺丝喷头(申请号201310159570.0)采用锥面喷头，熔体流经锥面经过均布减薄，形成熔体薄膜，在高压静电作用下，在锥面尖端自组织形成多根纤维，极大提高了纤维的产量，一个喷头可以同时产生30-50根纤维，但是由于其气管吹风位置不可调，导致气流对纤维的作用位置随着气流速度大小而改变，从而纤维束易被气流吹散，纤维下落不均匀，并且在进行多喷头集成的时候，传统的金属板加静电技术会导致每个喷头处静电分布不均，进而导致各个喷头所纺纤维分布不均匀，所以迫切需要开发一种电场均匀稳定的多喷头熔体微分静电纺丝装置。
【发明内容】
[0004]本发明提出了一种电场均匀稳定的多喷头熔体微分静电纺丝装置，把多个喷头集成到一块热流道分流板上，分流板流道使每个喷头处流量一致，根据纺丝材料的性质，可以选择性更换内锥面或者外锥面喷头，喷头气管里有辅助气管，通过调节辅助气管的位置调节气流作用位置，使不同粘度的材料在不同气流速度作用下均能达到最佳气流辅助效果，由于多喷头设计，采用传统的金属电极板将会导致各个喷头处电场分布不均，从而极大影响纤维的均匀性，针对此缺点，本发明提出了一种电场均化技术，把金属电极板和电介质有机结合，形成复合电极板，使电场均化，纤维分布均勾，并且米用多电场親合拉伸技术，在复合电极板上开孔，孔的数量与纺丝喷头数量相等，形成穿透式复合电极板，使纤维在气流作用下穿过圆孔，多级拉伸，纤维进一步细化。
[0005]为了实现上述功能，本发明采用的技术方案如下:一种电场均匀稳定的多喷头熔体微分静电纺丝装置，主要包括挤出机、金属软管、分流板、纺丝喷头、穿透式复合电极板、绝缘支撑杆、复合平电极板、高压静电发生器一和高压静电发生器二等，挤出机作为供料装置通过法兰和分流板相连，多个纺丝喷头均布在分流板底面，分流板接地，穿透式复合电极板通过绝缘支撑杆固定在分流板下端，并且接高压静电发生器一，复合平电极板置于穿透式复合电极板下端，并且接高压静电发生器二，金属软管通过管螺纹接头与纺丝喷头上端气管管螺纹连接。
[0006]本发明一种电场均匀稳定的多喷头熔体微分静电纺丝装置，纺丝喷头分为内锥面喷头和外锥面喷头，内锥面喷头是熔体通过环状狭缝被引导到纺丝喷头锥面尖端内侧，在重力作用下，熔体在内锥面上均布形成薄膜，在静电力拉伸作用下，锥面尖端熔体薄膜自组织拉伸成丝，外锥面喷头是熔体通过环状狭缝被引导到纺丝喷头锥面尖端外侧，熔体在外锥面上形成薄膜，在静电力作用下，尖端薄膜被拉伸成丝，内锥面喷头和外锥面喷头结构上主要表现在纺丝喷头下端锥面布置形式的不同，纺丝喷头外侧包裹加热圈保持熔体最佳熔融纺丝温度，根据纺丝材料的不同，纺丝喷头可方便更换，纺丝喷头气管里面有辅助气管，辅助气管和纺丝喷头气管采用过渡配合，通过调节辅助气管的上下位置方便调节气流作用位置，不同纺丝材料在不同的气流速度下对应不同的气流作用位置，使各种纺丝材料在各种气流辅助速度下都能达到最佳气流辅助条件。
[0007]本发明一种电场均匀稳定的多喷头熔体微分静电纺丝装置，采用多电场耦合拉伸技术，第一级电场采用穿透式复合电极板，带有和纺丝喷头个数相同的孔，穿透式复合电极板有两部分组成，下面是一层带孔金属板，上面叠加一层带孔电介质板，电介质板材料可以是纸、木头、有机玻璃、玻璃、塑料、大理石等材料，金属板上孔的直径要略大于电介质板上孔的直径，高压静电发生器一高压接线端子接在带孔金属板层，这样可以使电场均化的同时，削弱金属板孔周围边缘引起的电场集中现象，从而在保证电场拉伸作用的同时，避免孔边缘电场对纤维的吸附作用，使纤维能够顺利通过第一级电场，进而被第二级电场拉伸。
[0008]本发明一种电场均匀稳定的多喷头熔体微分静电纺丝装置，第二级电场采用复合平电极板，金属板上叠加电介质板，电介质板材料可以是纸、木头、有机玻璃、玻璃、塑料、大理石等材料，高压静电发生器二高压接线端子接在金属板层，在保证所有纺丝喷头处的电场强度的同时，使电场均化，从而使各个纺丝喷头均匀出丝，提高纤维的均匀性。
[0009]本发明一种电场均匀稳定的多喷头熔体微分静电纺丝装置，穿透式复合电极板和复合平电极板的金属层和电介质层可以是简单的码放在一起，但是为了减小两层材料间空气层对电场的削弱和干扰作用，最好是通过粘接、热复合和共挤等方法使金属层和电介质层表面紧密结合在一起。
[0010]由以上技术方案可知，本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0011]1.将多个纺丝喷头集成到一块分流板上，并且可以根据纺丝材料的不同，方便地更换内锥面喷头或者外锥面喷头，纺丝喷头的气管中有辅助气管，辅助气管上下可调，通过调节辅助气管的位置来调节气流作用位置，从而使不同粘度的纺丝材料在不同的气流速度下得到最佳气流作用效果，也使气流更加聚集，最大程度地减小气流对纺丝喷头锥面上熔体薄膜的干扰。
[0012]2.针对多个纺丝喷头，发明了复合电极板，保证电场强度的同时，使电场均化，从而保证每个喷头处的电场强度一致，各个纺丝喷头出丝根数一致，纤维分布均匀。
[0013]3.在复合电极板基础上，采用多电场耦合拉伸技术，在复合平电极板上面布置穿透式复合电极板，使纤维在气流和电场双重作用下，先穿过穿透式复合电极板，再被下面复合平电极板拉伸，达到二级拉伸，进一步减小纤维直径，其中穿透式复合电极板的金属板层的孔比电介质层的孔略大，削弱金属板孔周围边缘引起的电场集中现象，从而在保证电场拉伸作用的同时，避免金属电极板孔边缘电场对纤维的吸附作用，使纤维更加顺利通过穿透式复合电极板，从而被第二级电场继续拉伸。
【附图说明】
[0014]图1是本发明一种电场均匀稳定的多喷头熔体微分静电纺丝装置的结构图。
[0015]图2是本发明一种电场均匀稳定的多喷头熔体微分静电纺丝装置的带辅助气管的内锥面喷头剖视图。
[0016]图3是本发明一种电场均匀稳定的多喷头熔体微分静电纺丝装置的带辅助气管的外锥面喷头剖视图。
[0017]图4是本发明一种电场均匀稳定的多喷头熔体微分静电纺丝装置的穿透式复合电极板的截面图。
[0018]图5是本发明一种电场均匀稳定的多喷头熔体微分静电纺丝装置的复合平电极板的截面图。
图6是管螺纹接头的视图。
[0019]图中:1_挤出机，2-金属软管，3-分流板，4-纺丝喷头，5-穿透式复合电极板，6-绝缘支撑杆，7-复合平电极板，8-高压静电发生器一，9-高压静电发生器二，10-内锥面喷头，11-外锥面喷头，