专利名称：一种连续生产纳米纤维膜的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种静电纺丝制膜装置，一种连续生产纳米纤维膜的装置，能将 高分子溶液连续制成纳米纤维膜。
背景技术：
在专利号为200720103321. χ中提供一种制备纳米纤维膜的装置，由于静电场的 干扰，单位时间内电纺量少达不到所需要的厚度，因此该装置不能用于连续制膜。实现连续 制膜必须增大单位时间内电纺量，为此在上一专利(申请号为200710000533. X)中介绍了 一种高分子溶液制备纳米纤维膜的方法和实施该方法的设备。由于该装置中采用了双层结 构圆筒喷头，单位时间内电纺量有很大的增加且可连续制膜。但是由于喷头的缺陷，带来电 纺过程不十分稳定。同时由于收卷装置上的缺陷，对于较薄的产品膜不易收卷成平整的卷 轴ο 发明的内容为了克服上述缺点，本实用新型对双层结构圆筒喷头和收卷装置进行改进，提出 一种静电纺丝制膜装置，一种连续生产纳米纤维膜装置。该装置包括直流高压电源、供液系 统、双层结构圆筒喷头组成的喷头组、接丝系统、收卷系统、恒温系统、溶剂回收系统。双层 结构圆筒喷头其特点在于内层小圆筒一端大约有1/3是实心圆柱体。在实心圆柱体顶端挖 去一个60度圆锥体，成为喇叭型双层结构圆筒喷头，便于形成尖锐的边缘电场分布。内层 小圆筒空心部分在靠近实心处筒壁有两个对称小孔与外层圆筒相通，其顶端与外层圆筒顶 端紧密相连，可以任意拆卸。接丝系统，由直径为400mm长为IOOOmm的接丝辊构成。收卷系 统由导向辊和直径为IOOmm的收卷辊组成。如果膜从接丝辊到收卷辊距离过长，较薄的产 品膜在收卷时不易形成平整的卷轴。因此，接丝辊到收卷辊中心距离500mm左右。收卷辊 相对接丝辊以4 1的转速同步运转，在传动机构和收卷辊之间设计一个摩擦轮，以便调节 膜的张力。喷头组、接丝系统、收卷系统置于一个恒温箱中。由恒温箱、温控系统和加热系 统组成恒温系统。为了方便操作和观察，恒温箱设计为一个长1700mm宽1500mm高1200mm 的双层玻璃罩，四面开门，底层和顶层为木板或塑料板。底层开有通风口，便于提供热源。顶 层开有直径为IOOmm的通风口，连接到溶剂回收系统。供液系统由供液泵和管道组成，供液 泵可以是蠕动泵或其它微型泵。
图1为示意地显示了本发明装置的横截面图，图中标1为喷头组；2为接丝辊；3为 导向辊；4为收卷辊；5为恒温箱；6为恒温箱底层通风口 ；7为恒温箱顶层通风口。图2为喇叭型双层结构圆筒喷头剖面图。
具体实施方式
采用本实用新型提供的连续生产纳米纤维膜的装置，以适当的高分子溶液制备纳米纤维膜。其过程是用供液泵将高分子溶液也称电纺液送向喷头组1，再由喷头流出。当喷 头与接丝辊2之间形成高电场时，电纺液在喇叭型双层结构圆筒喷头顶端形成多个泰勒锥 体。由于电场的作用，每个锥体分裂成若干细流，流向接丝辊。同时溶剂挥发高分子固化成 纤维，在接丝辊上成膜。控制接丝辊转速，使接受的膜达到需要的厚度。将膜从接丝辊上剥 离，绕过导向辊3达到收卷辊4。膜从接丝辊上不断地剥离，连续平整地在收卷辊上成卷。实例以3F公司牌号904的聚偏氟乙烯(PVDF)为电纺材料，以二甲基甲酰胺(DMF)为溶 齐U，丙酮为调节剂。以DMF 丙酮=7 3 (V/V)的混和溶剂，配制PVDF含量为8%或10% 的电纺液。采用本实用新型提供的制膜装置，进行制备纳米纤维膜。将电纺液用泵输送至 喷头组1。然后电纺液经过喇叭型双层结构圆筒喷头的内层小圆筒，到达外层圆筒从顶端 流出。直流高压电源的高压端与喷头组1相连，另一端接地，同时接丝辊2也与地端相连。 调节高压输出在20000 30000伏，喷头与接丝辊间距调节在180mm左右，电纺温度控制在 30 45°C。从喷头流出的电纺液，在电场作用下分裂成若干细液柱。溶剂挥发高分子凝固 形成直径在40 2000nm的纤维，在接丝辊上形成非织造布，称为纳米纤维膜。调节接丝辊 的转速，可以得到10 50 μ m不同厚度的纳米纤维膜。将膜从接丝辊上剥离，绕过导向辊 3达到收卷辊4。膜从接丝辊上不断地剥离，连续平整地在收卷辊上成卷。改变DMF与丙酮 的比例和电纺温度，可以得到40 80%不同孔隙率的纳米纤维膜。工业实用性本实用新型提供的连续生产纳米纤维膜的装置，适合于工业上连续生产各种类型 的纳米纤维膜。可用于锂电池隔膜；燃料电池隔膜；水处理膜；滤芯材料；防护用品等。
权利要求一种连续生产纳米纤维膜的装置，其特征在于喷头组为双层结构圆筒喷头组成，喷头组、接丝系统、收卷系统置于一个恒温箱中。
2.根据权利要求1所述的连续生产纳米纤维膜的装置，其特征在于双层结构圆筒喷头 由一个外层圆筒和一个内层小圆筒组成，内层小圆筒一端大约有1/3是实心圆锥体，顶端 挖去一个60度圆锥体，空心部分在靠近实心处筒壁有两个对称小孔与外层相通。
3.根据权利要求1所述的连续生产纳米纤维膜的装置，其特征在于收卷系统由导向辊 和收卷辊组成，制得的膜从接丝辊剥离后绕过导向辊达到收卷辊。
4.根据权利要求1所述的连续生产纳米纤维膜的装置，其特征在于收卷辊相对接丝辊 中心距离在500mm左右，并以4 1的转速同步运转。
5.根据权利要求1所述的连续生产纳米纤维膜的装置，其特征在于在传动机构和收卷 辊之间设计一个摩擦轮，以便调节膜的张力。
6.根据权利要求1所述的连续生产纳米纤维膜的装置，其特征在于恒温箱是一个长 1700mm宽1500mm高1200mm的双层玻璃罩，四面开门，恒温箱底层和顶层为木板或塑料板。
7.根据权利要求1所述的连续生产纳米纤维膜的装置，其特征在于恒温箱底层开有通 风口，便于提供热源，顶层开有直径为IOOmm的通风口，连接到溶剂回收系统。
专利摘要本实用新型涉及一种静电纺丝连续生产纳米纤维膜的装置。该装置包括直流高压电源、供液系统、喷头组、接丝系统、收卷系统、恒温系统、溶剂回收系统。喷头组为喇叭型双层结构圆筒喷头组成；收卷系统由导向辊和直径为100mm的收卷辊组成，接丝辊到收卷辊中心距离500mm左右。接丝辊和收卷辊以1∶4的转速同步运转，在传动机构和收卷辊之间设计一个摩擦轮，以便调节膜的张力。喷头组、接丝系统、收卷系统置于一个恒温箱中。连续制膜时，将接丝辊上所成的膜剥离绕过导向辊达到收卷辊，连续平整地在收卷辊上成卷。控制接丝辊转速，可得到不同厚度的膜。
文档编号D04H3/00GK201588067SQ20092015216
公开日2010年9月22日 申请日期2009年4月28日 优先权日2009年4月28日
发明者刘冉, 刘钢 申请人:刘钢