CN112323150A - 一种物理化学协同作用可控环境参数静电纺丝设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种物理化学协同作用可控环境参数静电纺丝设备，该设备对现有静电纺丝的不可控环境参数不足之处进行了系统改进，通过物理、化学协同除湿，加热、除湿协同作用，共同精确控制纺丝的温湿度。在纺丝前，同时打开物理/化学协同除湿和物理加热单元，采用物理/化学除湿和物理加热的协同作用，能够有效降低纺丝环境的湿度，改善温度。随着纺丝过程的继续进行，即使纺丝环境中有纺丝溶剂存在，也能够有效去除湿度，使纺丝环境中的湿度恒定在较低程度，有利于顺利纺丝。从而大大改善纤维形貌，避免结块、粘结、串珠的形成，减少溶剂在纳米膜上的残余，可调控孔隙结构并提升材料性能，显著提高生产效率为产业化应用提供借鉴和参考。
Description
技术领域
本发明涉及一种物理化学协同作用可控环境参数静电纺丝设备。
背景技术
静电纺丝技术是通过电场力作为牵引力来制备纳米纤维的一项新型技术，通过高压直流电源将制备纳米纤维所使用的聚合物溶液或熔体带上几千甚至几十万伏的高压静电，然后在高压直流电源形成的电场中，由于电场力的作用会让带电的聚合物溶液在静电纺丝设备的喷丝口处形成Taylor锥。随着使用高压直流电源不断的增加电压，静电场中的电场强度也会逐渐增大时，聚合物液滴会在Taylor锥的顶点被静电场形成的电场力加速直到可以克服液滴的表面张力形成喷射细流。在静电场中当射流从静电纺丝设备的喷头装置向接收装置运动时，就会出现带有电荷的液滴被加速的状况，所以纳米纤维丝在静电纺丝设备的接收装置接收。
静电纺丝稳定喷射的主要影响因素分为可控和不可控两大类。可控因素有静电纺丝设备本身的性能和生产工艺参数两个方面，不可控因素有溶液性能参数和环境参数两个方面。而对于环境温湿度的研究仅在2011年J.F.Rabolt等提出了相对湿度对纺丝纤维质量的影响。环境温度的变化改变射流溶剂的挥发速度，进而影响溶液的流动性和溶液的黏度。环境温度的变化也会引起液体和气体的体积质量差改变，从而引起表面层受指向液体内部拉力的变化，最终影响溶液的表面张力。近来也有研究表明，喷头及周边材质介电常数和电导率也会受环境温度的变化而产生一定的影响，从而对整个纺丝设备电场产生一定影响(卓丽云，等，环境温湿度对静电纺丝稳定喷射的影响，工程塑料应用，2020，48(3)：61-65)。
射流所处的温度也会影响溶剂挥发速度，较高温度有利于溶剂挥发，预防纤维间粘结。较高湿度环境时，溶剂容易凝固，影响纤维表面形貌，堵塞针头，影响纺丝的连续性。在高湿度环境纺丝时，会影响电场强度，产生不均匀的电场。因此，设计可控环境参数，精确控制纺丝温湿度的静电纺丝设备至关重要。
在专利(CN102187024A)中，设计了纺粘塔，在纺粘非织造布抽成细丝过程中，安装了物理除湿的除湿器，对空气相对湿度的控制在20-30％，温度为10-30℃。该专利主要采用物理除湿装置，对湿度的调节范围小，适用于纺粘非织造布的加工，与本专利的静电纺丝是两种截然不同的加工方法。
在专利(CN103409818A)中，提到纺丝环境可控多针头静电纺丝设备，调控纺丝温湿度的仅有一个控制系统，即：恒温恒湿系统。主要解决相邻喷丝头之间的静电场干扰等问题，同时，采用恒温恒湿箱体解决纺丝生产过程中对环境温度和湿度的要求。采用纯物理作用的恒温恒湿箱体，可以调控的纺丝温度为25-55℃，湿度为35-55％。从实施例的结果知道，可以调控的温度和湿度范围较小，对于湿度大于55％以上的环境，没有提及作用效果。
在专利(CN205133797U)中，采用物理方式，一种湿度控制系统，即：主控制器、湿度检测传感器、除湿机、超声波加湿器和蜂鸣器，其中，湿度检测传感器、除湿机和超声波加湿器安装于静电纺丝箱内。所用除湿方法是冷冻式除湿机。如果湿度偏高，主控制器的输出减小，超声波加湿器输出减小，直到关闭，如果湿度仍不能满足要求，主控制器输出继续减小，启用除湿机除湿如果湿度过低，主控制器输出增加，关小除湿机，如果仍然不能满足湿度要求，就继续关小除湿机，直到除湿机完全关闭，并开启加湿器为止。控制器通过异向分程满足湿度对象要求，当静电纺丝箱内的湿度低于要求，而加湿器已开到最大，系统不能继续加湿时，或静电纺丝箱内的湿度高于要求，而除湿机开至最大时，主控制器将控制蜂鸣器鸣响，并调用主控制器中断，停止对除湿机和超声波加湿器的信号输出，说明此时的设备工作功率不能满足天气要求，实验不能继续。此外，湿度超过时，高压静电纺丝实验存在危险,也必须断电，该处断电控制仍有主控制器实现。在此专利中，所用除湿方法是冷冻式除湿机，所用加湿方式是电源单元同加湿单元、超声波换能器、水池以及风机。采用加湿及除湿的方式，如果湿度过高或过低，感应器无法感知，需要多次调节除湿机直至开启加湿器。
在专利(CN206188939U)中，一种环境自动控制型静电纺丝装置包括密封箱和安装在密封箱内的加湿器、化学除湿器、加热装置、温湿度传感器、摄像头、高压直流电源、纺丝控制器、纺丝推进装置、收集板所述的纺丝控制器与纺丝推进装置相连,高压直流电源输出正极接纺丝推进装置，负极连接收集板，纺丝推进装置的针尖喷口与收集板正对设置所述的化学除湿器包括静音风机、高效除湿介质、通风管道和阻风器通风管道的一端设有静音风机，另一端设有阻风器，通风管道内部设置有高效除湿介质。该专利主要采用化学除湿方法，选用高效除湿介质，主要是氯化钙，或其它具备吸水功能的材料或化合物。主要解决纺丝过程中的振动、噪声以及风扰动，调控湿度。通过高效吸水介质进行化学吸附来实现湿度的调节，在较短的时间(小于30分钟)内，湿度最低可以达到10％，无温度调节的相关作用结果。
因此，提供一种对纺丝环境的温湿度可进行较大范围调控，且可形成稳定的区间范围的纺丝设备，对稳定纤维形成、孔隙结构调控，促进溶剂快速挥发，避免纤维间粘结、串珠，减少喷丝头溶液滴落，对材料性能优化非常重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种物理化学协同作用可控环境参数静电纺丝设备，解决纺丝过程中不可控的温湿度问题，对现有的静电纺丝设备进行了改进，显著改善纺丝环境的温湿度，促进纳米纤维的可纺性，改善纤维形貌，具有工业化应用的前景。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种物理化学协同作用可控环境参数静电纺丝设备，包括密闭罩，在密闭罩内设置有除湿盒、除湿机、碳纤维加热管、纺丝单元及温湿度计，在密闭罩上还安装有工业轴流风机、热风机，所述除湿盒构成化学除湿单元，所述的除湿机、工业轴流风机、热风机构成物理除湿单元，所述的碳纤维加热管及热风机构成物理加热单元。在纺丝前，同时打开物理除湿单元、化学除湿单元进行物理/化学协同除湿，以及打开物理加热单元，采用物理/化学除湿和物理加热的协同作用，有效降低纺丝环境的湿度，提高温度。与单一的物理除湿、化学除湿、物理除湿与物理加热结合、化学除湿与物理加热结合的方法相比，本发明中，采用物理/化学除湿和物理加热的协同作用，不仅在纺丝前能够显著降低湿度，而且随着纺丝过程的继续进行，即使纺丝环境中有纺丝溶剂存在，也能够维持纺丝环境中湿度的恒定，保持低湿度和高温的纺丝环境。
所述物理加热单元由热风机和碳纤维加热管组成，热风机的热功率可以达到3-6kW，最大风量可以达到0.7-13m3/min，风压200-1000Pa，温度为10-300℃。采用碳纤维加热管可以大大提升电热转换效率，达到96％以上，比镍铬、钨钼等材料节能30％，热传递过程中热量损失小。
所述物理除湿单元由工业轴流风机、热风机及除湿机组成，工业轴流风机的噪声仅有30-50dB，风量为800-1000m3/h，转速为600-1000r/min，具有较强的动力和大的风量，有效去除实验过程中的废气和烘干时的水汽。采用热风机起到物理加热作用的同时，也可以起到显著除湿效果。除湿机的功率可达180W，2L水容量，除湿量为500mL/h，适用面积51-60m2。
所述化学除湿单元由除湿盒组成，主要成分为CaCl2，吸湿量为400mL，适用面积5-10m2。
本发明的设备采用物理、化学协同除湿，采用加热、除湿协同作用。
所述的纺丝单元包括高压电源、接收辊筒、横移装置、微量注射泵、注射器、支撑架以及分别用于控制接受辊筒、横移装置、微量注射泵的控制器；微量注射泵固定于支撑架上，注射泵上安装注射器，将注射器的针头安装在横移装置上，利用细孔塑料管连接注射器和针头，利用接收辊筒可以均匀接收静电纺纳米纤维。
所述高压电源为给静电纺丝设备供电的专用高压电源，其内部为模块化电路设计，电压范围为0-50kv，使用安全，能够长期稳定工作，可靠性高，且抗干扰性能强，转换效率高，输出电压连续可调，输出电压及电流的数字监测显示精度高等特点。
进一步的，所述接收辊筒直径为8-10cm，长度为20-30cm，转速为0-1500r/min，由接收辊筒和接收辊筒的控制器组成接收装置；
所述横移装置的横移位置为5-10cm，横移装置及其控制器组成横移单元。
由注射器、微量注射泵以及微量注射泵的控制器组成注射单元。
所述支撑架的高度可调，如可以包括支撑板和弹簧体，可调高度为0-50cm，便于接收均匀分布的纳米纤维。
所述温湿度计构成温湿度显示装置，用于精确测量纺丝环境的温度和湿度。
所述密闭罩由桌面和玻璃罩构成，玻璃罩可以左右滑移打开，便于进行实验操作，桌面可以采用可移动工作桌，玻璃罩也可移动。
本发明具有以下的优点和积极效果：
1.本发明的纺丝环境温度可控是采用物理加热装置，通过热风机和碳纤维加热管精确调控纺丝过程中的温度。
2.本发明的纺丝环境湿度可控是由物理除湿装置和化学除湿装置组成，物理除湿装置是通过工业轴流风机、热风机及除湿机实现，化学除湿装置主要由除湿盒组成，通过物理除湿装置和化学除湿装置的协同作用实现可控的纺丝环境湿度效果，提升可纺性。
3.本发明的纺丝环境温湿度可控是由物理加热装置、物理除湿装置和化学除湿装置组成，通过加热和除湿的协同作用，有效改善纺丝环境，促进纤维可纺性，提升纺丝效果。
4.本发明的纺丝装置包括高压电源装置、接收装置、横移单元、注射单元、可控高度支撑架、温湿度显示装置、密闭罩，通过可控的温湿度参数调控和完整纺丝单元调控，能够实现良好纺丝效果，实现连续纺丝，具有产业化应用前景。
5.本发明中，纺丝设备能够将自然环境下的高湿度，通过物理除湿和化学除湿的共同作用，让实验环境达到所需的环境条件。直观表现在湿度的下降(通过温湿度计进行观察)。
6.本发明中，在80％RH以上的条件下，经过除湿后，设备空间里的湿度可以降至15％RH左右，而且即使有纺丝溶剂存在的过程中，依然可以使湿度维持在15％-30％左右。
7.本发明中，湿度下降的间接作用是帮助溶剂挥发，可以显著提升溶剂挥发效率，随着纺丝过程的继续进行，能够维持湿度的恒定，保持在低湿度状态，使纤维成丝更加顺利，达到纤维膜高透气的目的。
8.本发明中，能够有效降低湿度和提高温度，在显著改善纺丝空间温湿度条件下，减少了纤维因溶剂挥发不完全导致的串珠、结块等现象，有效改善纤维的孔隙结构。
9.本发明中，采用物理和化学协同除湿作用，比单一的物理除湿或单一的化学除湿效果要好，不仅在纺丝前能够快速的降低纺丝空间的湿度，而且在除湿机(如：空气压缩除湿机)的物理除湿下，配合除湿盒中CaCl2化学除湿的持续效果，能够保障在整个纺丝过程中环境的稳定性，有效去除纺丝过程中溶剂挥发产生的湿气。
10.本发明中，采用物理和化学协同除湿作用，能够借助气流作用，有效排放纺丝空间产生的蒸汽以及挥发的溶剂、试剂，使得纺丝环境温湿度可以恒定在15％-30％RH范围内。
11.本发明中，采用物理加热，物理和化学协同除湿，加热及除湿协同作用，使得聚合物溶体或者溶液的导电液滴溶液满足发生高速喷射的条件，使得带电荷的高分子溶体或溶液在高压静电场中喷射、拉伸、劈裂、挥发固化，在高速喷射条件下形成完整的聚合物纳米纤维。
12.本发明中，物理加热装置可以调控的范围为25-150℃，在加热过程中，可以使环境温度维持在50-55℃，形成良好的纺丝效果，促进纳米纤维的可纺性，大大改善纤维形貌，避免结块、粘结、串珠的形成，调控孔隙结构，提升材料性能。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图
图2为实施例1的样品的扫描电镜图
图3为实施例6的样品的扫描电镜图
图4为实施例7的样品的扫描电镜图
图5为实施例8的样品的扫描电镜图
图中，工业轴流风机1，白元除湿盒2，欧井除湿机3，照明灯4，高压电源5，接收辊控制器6，接收辊筒7，1200W碳纤维加热管8，横移装置控制器9，横移装置10，微量注射泵控制器11，微量注射泵12，注射器13，可控高度支撑架14，温湿度计15，便携式热风机16，移动桌面17，移动玻璃罩18。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
如图1所示，一种物理化学协同作用可控环境参数静电纺丝设备，包括物理加热单元、物理除湿单元、化学除湿单元、高压电源装置、接收装置、横移单元、注射单元、可控高度支撑架、温湿度显示装置、密闭罩。具体的，包括工业轴流风机1，白元除湿盒2，欧井除湿机3，照明灯4，高压电源5，接收辊控制器6，接收辊筒7，1200W碳纤维加热管8，横移装置控制器9，横移装置10，微量注射泵控制器11，微量注射泵12，注射器13，可控高度支撑架14，温湿度计15，便携式热风机16，移动桌面17，移动玻璃罩18。
所述物理加热单元由便携式热风机16和1200W碳纤维加热管8组成。
所述物理除湿单元由工业轴流风机1、便携式热风机16及欧井除湿机3组成。
所述化学除湿单元由白元除湿盒2组成。
该设备物理、化学协同除湿，且加热、除湿协同作用。
所述高压电源装置由静电纺丝设备供电的专用高压电源5组成。
所述接收装置由接收辊控制器6和接收辊筒7组成。
所述横移单元由横移装置控制器9和横移装置10组成。
所述注射单元由微量注射泵控制器11、微量注射泵12、注射器13组成。
所述可控高度支撑架由带有弹簧体的支撑板14组成。
所述温湿度显示装置由温湿度计15组成。
所述密闭罩由移动玻璃罩18和移动工作桌17组成。
实施例1
纺丝条件为：10wt％的聚偏氟乙烯(PVDF)，0.5wt％的SiO2，所用溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)，纺丝液电导率为1.8μS/cm，粘度为747mPa·s。采用纺丝电压为15kv，接收辊转速为110rad/min，接收距离为11cm，在自然环境下纺丝。利用温湿度计测试的湿度为70％，温度为38℃。
纺丝结果如下：如图2所示。未采用物理、化学协同除湿时，在纺丝前，湿度较高，并且在纺丝过程中，由于纺丝溶剂的存在，纺丝环境中的湿度持续增加。在高湿度环境下纺丝时，溶剂难以挥发，纤维因溶剂挥发不完全会导致串珠、结块等现象，纤维间孔隙结构差，纺丝不太顺利，纺丝过程断断续续，并且成丝也不连续，有液滴滴落在纤维膜上，透气性不理想，基本不透气。
实施例2
纺丝条件为：10wt％的聚偏氟乙烯(PVDF)，0.5wt％的SiO2，所用溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)，纺丝液电导率为1.8μS/cm，粘度为747mPa·s。采用纺丝电压为15kv，接收辊转速为110rad/min，接收距离为11cm。仅采用物理除湿作用时，利用温湿度计测试的湿度为36-40％，纺丝环境中温度为36℃。
纺丝结果如下：纺丝前，先采用物理除湿作用进行除湿，在持续的除湿作用下，发现湿度并未完全降低到20％以下或更低。在此情况下，进行静电纺丝，随着纺丝过程的继续进行，由于纺丝溶剂的作用，发现湿度逐渐增加，达到36-40％，纺丝环境中温度为36℃。结果显示湿度处于持续增加的变化过程，而不是一个恒定的低湿度状态，并且纺丝环境中的温度较低，这个对纺丝中纤维的成形是不利的，会造成溶剂难以挥发。通过观察发现，纤维间易出现串珠、结块等现象，孔隙均匀性差，成丝不连续，不断有液滴滴落在纤维膜上。利用物理除湿作用的纺丝设备得到的样品，通过实验人员的吹气透过测试，发现透气性不理想，基本不透气。
实施例3
纺丝条件为：10wt％的聚偏氟乙烯(PVDF)，0.5wt％的SiO2，所用溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)，纺丝液电导率为1.8μS/cm，粘度为747mPa·s。采用纺丝电压为15kv，接收辊转速为110rad/min，接收距离为11cm。仅采用物理除湿作用时，利用温湿度计测试的湿度为38-40％，纺丝环境中温度为37℃。
纺丝结果如下：纺丝前，先采用化学除湿作用进行除湿，在持续的除湿作用下，发现湿度并未完全降低到20％以下或更低。在此情况下，进行静电纺丝，随着纺丝过程的继续进行，由于纺丝溶剂的作用，发现湿度也是增加的过程，达到38-40％，纺丝环境中温度为37℃。结果显示湿度处于动态增加的变化过程，而不是一个恒定的低湿度状态，并且纺丝环境中的温度较低，这个对纺丝中纤维的成形是不利的，会造成溶剂难以挥发。通过观察发现，纤维间易出现串珠、结块等现象，孔隙均匀性差，成丝不连续，不断有液滴滴落在纤维膜上。利用物理除湿作用的纺丝设备得到的样品，通过实验人员的吹气透过测试，发现透气性不理想，基本不透气。
实施例4
纺丝条件为：10wt％的聚偏氟乙烯(PVDF)，0.5wt％的SiO2，所用溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)，纺丝液电导率为1.8μS/cm，粘度为747mPa·s。采用纺丝电压为15kv，接收辊转速为110rad/min，接收距离为11cm。采用物理除湿时，通过物理加热单元加热，设定温度为50℃。
纺丝结果如下：在纺丝前，同时打开物理除湿和物理加热单元，采用除湿和加热的协同作用，测试所得的湿度为30％，纺丝环境中温度为50℃。在持续的物理除湿和物理加热共同作用下，发现湿度并未完全降低到20％以下或更低。在此情况下，进行静电纺丝，随着纺丝过程的继续进行，由于纺丝溶剂的作用，发现湿度也有增加的现象，达到30-35％，纺丝环境中温度为50℃。结果显示湿度也是处于增加的变化过程，而不是一个恒定的低湿度状态。通过物理除湿和物理加热单元的共同作用，部分改善了串珠、结块等现象，促进了连续性纺丝，也有液滴滴落在纤维膜上。通过实验人员的吹气透过测试，发现透气性也不理想。因此，通过物理除湿和物理加热单元的共同作用，对纺丝效果起到一定的改善作用，但作用效果不太明显。
实施例5
纺丝条件为：10wt％的聚偏氟乙烯(PVDF)，0.5wt％的SiO2，所用溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)，纺丝液电导率为1.8μS/cm，粘度为747mPa·s。采用纺丝电压为15kv，接收辊转速为110rad/min，接收距离为11cm。采用化学除湿时，通过物理加热单元加热，设定温度为55℃。
在纺丝前，同时打开化学除湿和物理加热单元，采用除湿和加热的协同作用，测试所得的湿度为32％，纺丝环境中温度为55℃。在持续的化学除湿和物理加热共同作用下，发现湿度并未完全降低到20％以下或更低。在此情况下，进行静电纺丝，随着纺丝过程的继续进行，由于纺丝溶剂的作用，发现湿度也有增加的现象，达到32-37％，纺丝环境中温度为55℃。结果显示湿度也是处于增加的变化过程，而不是一个恒定的低湿度状态。通过化学除湿和物理加热单元的共同作用，部分改善了串珠、结块等现象，促进了连续性纺丝，也有液滴滴落在纤维膜上。通过实验人员的吹气透过测试，发现透气性也不理想。因此，通过化学除湿和物理加热单元的共同作用，对纺丝效果起到一定的改善作用，但作用效果也不太明显。
实施例6
纺丝条件为：10wt％的聚偏氟乙烯(PVDF)，0.5wt％的SiO2，所用溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)与四氢呋喃，纺丝液电导率为1.0μS/cm，粘度为725.8mPa·s，纺丝湿度为20％，温度为49℃，纺丝电压为16kv，接收辊转速为100rad/min，接收距离为10cm。
在纺丝前，同时打开物理/化学协同除湿和物理加热单元，采用物理/化学除湿和物理加热的协同作用，测试所得的湿度为20％，设定物理加热单元的温度为49℃。纺丝结果如下：如图3所示。采用温湿度可控的静电纺丝设备纺丝时，在纺丝过程中，由于物理/化学协同除湿作用，以及物理加热单元的共同作用，即使纺丝环境中有纺丝溶剂存在，也可以使纺丝过程中的湿度恒定在20％，纺丝环境中的温度保持在49℃，持续保持温湿度的恒定。所纺纳米纤维膜的纤维直径为551nm，粗细均匀，一致性较好，呈现区间分布。由于低湿度和高温的纺丝环境，使得溶剂容易挥发，基本不会有串珠、结块现象，纤维间具有良好孔隙结构，纺丝顺利，纺丝过程连续，成丝均匀且连续，具有良好透气性。
实施例7
纺丝条件为：8wt％的聚偏氟乙烯(PVDF)，所用溶剂为DMF，纺丝液电导率为1.7μS/cm，粘度为637mPa·s，纺丝湿度为15％，温度为55℃，纺丝电压为13kv，接收辊转速为110rad/min，接收距离为9cm。
在纺丝前，同时打开物理/化学协同除湿和物理加热单元，采用物理/化学除湿和物理加热的协同作用，测试所得的湿度为15％，设定物理加热单元的温度为55℃。
纺丝结果如下：如图4所示。采用温湿度可控的静电纺丝设备纺丝时，由于物理/化学协同除湿作用，以及物理加热单元的共同作用，即使纺丝环境中有纺丝溶剂存在，也可以使纺丝过程中的湿度恒定在15％，纺丝环境中的温度保持在55℃，持续保持温湿度的恒定。所纺纳米纤维膜的纤维直径为498nm，呈现区间分布。由于低湿度和高温的纺丝环境，使得溶剂容易挥发，基本不会有串珠、结块现象，纤维间具有良好孔隙结构，纺丝顺利，纺丝过程连续，成丝均匀且连续，具有良好透气性。
实施例8
纺丝条件为：10wt％的PVDF，0.5wt％的SiO2，溶剂为DMF和甲基吡咯烷酮，纺丝液电导率为6.8μS/cm，粘度为2617mPa·s，纺丝湿度为15％，温度为55℃，纺丝电压为12kv，接收辊转速为90rad/min，接收距离为10cm。
在纺丝前，同时打开物理/化学协同除湿和物理加热单元，采用物理/化学除湿和物理加热的协同作用，测试所得的湿度为15％，设定物理加热单元的温度为55℃。
纺丝结果如下：如图5所示。采用温湿度可控的静电纺丝设备纺丝时，由于物理/化学协同除湿作用，以及物理加热单元的共同作用，即使纺丝环境中有纺丝溶剂存在，也可以使纺丝过程中的湿度恒定在15％，纺丝环境中的温度保持在55℃，持续保持温湿度的恒定。所纺纳米纤维膜的纤维直径为520nm，呈现区间分布。由于低湿度和高温的纺丝环境，溶剂容易挥发，基本不会有串珠、结块现象，纤维间具有良好孔隙结构，纺丝顺利，纺丝过程连续，成丝均匀且连续，具有一定透气性。
Claims (5)
1.一种物理化学协同作用可控环境参数静电纺丝设备，其特征在于，包括密闭罩，在密闭罩内设置有除湿盒、除湿机、碳纤维加热管、纺丝单元及温湿度计，在密闭罩上还安装有工业轴流风机、热风机，所述除湿盒构成化学除湿单元，所述的除湿机、工业轴流风机、热风机构成物理除湿单元，所述的碳纤维加热管及热风机构成物理加热单元；在纺丝前，同时打开物理除湿单元、化学除湿单元进行物理/化学协同除湿，以及打开物理加热单元，采用物理/化学除湿和物理加热的协同作用，有效降低纺丝环境的湿度，提高温度。
2.根据权利要求1所述的物理化学协同作用可控环境参数静电纺丝设备，其特征在于，所述的纺丝单元包括高压电源、接收辊筒、横移装置、微量注射泵、注射器、支撑架以及用于控制接受辊筒、横移装置、微量注射泵的控制器；微量注射泵固定于支撑架上，注射泵上安装注射器，将注射器的针头安装在横移装置上可随横移装置移动，利用细孔塑料管连接注射器和针头，利用接收辊筒均匀接收静电纺纳米纤维。
3.根据权利要求1所述的物理化学协同作用可控环境参数静电纺丝设备，其特征在于，所述的热风机的热功率为3-6kW，最大风量为0.7-13m3/min，风压200-1000Pa，温度为10-300℃。
4.根据权利要求1所述的物理化学协同作用可控环境参数静电纺丝设备，其特征在于，所述的支撑架高度可调。
5.根据权利要求1所述的物理化学协同作用可控环境参数静电纺丝设备，其特征在于，所述的密闭罩由桌面和玻璃罩构成。
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Citations (5)
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| CN102268746A (zh) * | 2011-07-12 | 2011-12-07 | 北京化工大学 | 一种静电纺丝的环境温度控制装置 |
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| CN208965089U (zh) * | 2018-06-27 | 2019-06-11 | 南京建道新材料科技有限公司 | 一种热空气除湿静电纺织机 |
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