CN114606582B - 一种静电纺丝系统及纺丝方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种静电纺丝系统及纺丝方法，该静电纺丝系统包括制造装置、容纳装置和移动装置，在移动装置的驱动作用下，制造装置能够以发生相对运动的方式使注射单元的至少部分结构伸入至容纳装置的主体单元内部空腔中，以通过主体单元内储存或流通的保护物质对注射单元的至少部分结构进行包覆，其中，保护物质能够是避免纺丝用的聚合物溶液干涸的成分；该静电纺丝方法可包括如下步骤：静电纺丝运行状态、第一切换过程、静电纺丝中止状态和第二切换过程。

Description

一种静电纺丝系统及纺丝方法

技术领域

本发明涉及静电纺丝技术领域，尤其涉及一种静电纺丝系统及纺丝方法。

背景技术

静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝，高分子流体经过静电雾化的分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。随着纳米技术的发展，静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术，在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥了巨大作用。但由于大多数的溶剂的挥发性较强，造成在纺丝的过程中喷丝头极易堵塞，纺丝困难。一旦堵塞必须停机进行疏通清洗，十分麻烦，降低工作效率。

CN206902295U公开了一种静电纺丝头清堵结构及静电纺丝机。该实用新型的实施例中提供的静电纺丝头清堵结构，可使得纺丝头在横移装置的带动下，对准用于盛装溶剂的容器以及疏通针。第一驱动装置带动容器以及疏通针靠近或远离纺丝头，并对纺丝头针头内的凝固块进行溶解以及疏通。能够实现在无需关闭静电纺丝机的情况下，完成对纺丝头的清堵工作，提高工作效率。该实用新型的实施例提供的静电纺丝机包括上述的静电纺丝头清堵结构，因此静电纺丝机也具备有快速且高效地完成对纺丝头的清堵工作，提高工作效率的有益效果。

CN103898622B公开了一种静电纺丝装置及其静电纺丝喷头的清洗方法。静电纺丝装置包括注射器推送机构、注射器、静电纺丝喷头、控制系统、运动平台、收集器，注射器安装在运动平台上，注射器推送机构装设在注射器的一端，静电纺丝喷头安装在注射器的另一端，高压直流电源与静电纺丝喷头连接，高压直流电源及运动平台均与控制系统相连，收集器安装在运动平台上，静电纺丝喷头包括连接注射器的喷头上部分及喷头下部分，喷头上部分是中空结构，侧壁设有通孔，喷头下部分是实心锥形，注射器内溶液从通孔渗出，顺着锥形流至喷头末端形成泰勒锥及射流，射流在收集器上收集沉积为纤维。该发明能解决喷头的堵塞问题，且能纺出更细的纤维丝。该发明喷头的清洗方法操作简单方便。

但现有技术均是在静电纺丝喷头已经发生堵塞后才进行疏通和清堵，并不能做到防患于未然，即已经发生堵塞的静电纺丝喷头在疏通前的工作效率及纺丝效果会大大降低，进而会影响整个纤维产品的质量。因此，需要一种能够在工艺过程中预防静电纺丝喷头堵塞的静电纺丝系统及纺丝方法。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种静电纺丝系统及纺丝方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

本发明公开了一种静电纺丝系统，其包括：制造装置，用于在静电纺丝系统处于运行状态时进行纺丝工作，容纳装置，用于在静电纺丝系统处于中止状态时对制造装置的至少部分结构进行保护和移动装置，配置在制造装置和/或容纳装置上以用于进行空间运动。

在移动装置的驱动作用下，制造装置能够以发生相对运动的方式使注射单元的至少部分结构伸入至容纳装置的主体单元内部空腔中，以通过主体单元内储存或流通的保护物质对注射单元的至少部分结构进行包覆，其中，保护物质能够是避免纺丝用的聚合物溶液干涸的成分。

根据一种优选实施方式，注射单元能够连接于输送单元，以通过输送单元向注射单元的中空区域注入聚合物溶液，其中，制造装置能够配置有若干与输送单元连通的注射单元。

根据一种优选实施方式，与输送单元连通的各注射单元能够基于聚合物溶液的流通方向具有相应的位次序列，以使得不同位次序列的注射单元能够在静电纺丝系统处于中止状态时具有对应的主体单元。

根据一种优选实施方式，主体单元能够配置有封装件以隔绝内部空腔与外部环境，其中，封装件是以能够允许注射单元的针头部件穿过的方式配置的。

根据一种优选实施方式，若干以串联形式相连的主体单元能够通过循环单元构成保护物质的循环流，使得保护物质能够流通于各主体单元的内部空腔并以流动态的形式包覆相应的注射单元，其中，流通于各主体单元内部空腔的保护物质能够是溶剂蒸汽。

根据一种优选实施方式，移动装置能够配置有多个驱动单元，以实现制造装置和/或容纳装置的多维度移动，其中，移动装置至少配置有用于使制造装置和/或容纳装置沿第一方向或其反方向运动的第一驱动单元。

根据一种优选实施方式，静电纺丝系统能够配置有监测装置，以至少对静电纺丝系统由运行状态转变为中止状态的切换过程进行监测，其中，监测装置至少能够获取注射单元与相应主体单元的相对位置，以确定各主体单元对相应注射单元的保护情况。

根据一种优选实施方式，监测装置至少配置有能够基于特定的驱动事件而进行报警的功率监测单元，功率监测单元包括相互串联的独立电源、报警器及限定功率开关，其中，特定的驱动事件能够基于实时监测功率与设定功率阈值的对比结果而驱动。

本发明还公开了一种静电纺丝方法，该静电纺丝方法采用前述任一静电纺丝系统，其中，该静电纺丝方法至少包括如下步骤：

S1.静电纺丝运行状态：由制造装置进行纺丝工作；

S2.第一切换过程：制造装置的纺丝工作暂停或结束，在移动装置的驱动下使得制造装置与容纳装置发生相对移动并在空间位置至少部分地接触，以使得静电纺丝系统切换至中止状态；

S3.静电纺丝中止状态：停止纺丝工作的制造装置将注射单元以维持至少部分结构伸入容纳装置的主体单元内部空腔的方式，使得主体单元内部空腔填充的保护物质持续地包覆注射单元的至少部分结构；

S4.第二切换过程：纺丝工作恢复开始，在移动装置的驱动下使得制造装置与容纳装置发生相对移动以解除在空间位置的接触，并启动制造装置以继续进行纺丝工作。

根据一种优选实施方式，第一切换过程和/或第二切换过程中能够基于监测装置获取的参数信息作为驱动事件的判定标准，以判断是否执行报警操作。

本发明的有益技术效果为：

本发明在静电纺丝系统由运行状态切换为中止状态时，通过主体单元内储存或流通的保护物质实现对注射单元的保护，使得注射单元的针头部件能够在插入至主体单元内部空腔的时候被保护物质所包覆，以避免残留于注射单元中的聚合物溶液凝固进而堵塞针头部件，保护物质可以是纺丝用的溶剂或溶剂蒸汽，基于静电纺丝系统的配置方式及实际运行状态可灵活选择。在静电纺丝系统状态切换过程中，可采用监测装置进行动态监测，以获取其切换过程的具体情况，尤其是获取注射单元与主体单元的对接情况及主体单元内保护物质的注入量等参数信息。进一步地，通过功率监测单元可以更快速地获取所需的监测信息，并且由于其利用了本系统所用溶液及装置的特性，使得功率监测单元对于本系统具有更高的适用性。

附图说明

图1是本发明提供的一种优选实施方式的静电纺丝系统的结构示意图。

附图标记列表

100：制造装置；110：输送单元；120：注射单元；200：容纳装置；210：主体单元；220：封装件；300：移动装置；400：监测装置；410：功率监测单元。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

图1是本发明提供的一种优选实施方式的静电纺丝系统的结构示意图。

实施例1

本发明公开了一种静电纺丝系统，其包括制造装置100和容纳装置200，其中，制造装置100能够以至少部分地伸入容纳装置200的方式与容纳装置200连接以构成静电纺丝系统的中止状态。优选地，静电纺丝系统在投入生产后可在运行状态与中止状态之间来回切换，其中，切换时机基于纺织过程的启停而确定。纺丝过程由起始到结束之间的时间序列中，基于静电制造装置100在不同状态间的切换，使得时间序列被分隔为若干时间区域，相邻的时间区域内静电制造装置100可分别处于不同的状态下，换言之，相邻时间区域之间的时间节点即为静电纺丝系统的切换时机。

根据一种优选实施方式，制造装置100可至少配置有输送单元110、注射单元120、电源单元和接收单元，其中，注射单元120可包括中空区域相互连通的针体部件和针头部件。优选地，针体部件中空区域的径向尺寸能够以大于针头部件中空区域的径向尺寸的方式配置，以使得聚合物溶液能够以不同的流速流通于注射单元120的不同区域。输送单元110可基于压力作用将聚合物溶液输送至注射单元120的针体部件，以通过针体部件的中空区域流向至针头部件的中空区域，并可从针头部件远离于针体部件一侧的注射口射出，针头部件内的聚合物溶液在电场的作用下可在注射口处形成泰勒锥，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝，其中，电源单元的正极和负极可分别与针头部件和接收单元电连接，以使得在针头部件与接收单元之间形成电场。可选地，接收单元还可接地。

优选地，制造装置100可配置有若干注射单元120，以使得输送单元110能够与多个注射单元120同时连通，从而在电场作用下同时在多个位置进行纺丝工作。进一步地，多个注射单元120可采用数排串联的方式配置，对于任意一排的多个注射单元120而言，基于输送单元110的输送方向可分别具有不同的位次序列，更靠近于输送单元110上游的注射单元120具有更前的位次序列，更靠近于输送单元110下游的注射单元120具有更后的位次序列。

根据一种优选实施方式，容纳装置200可包括具有内部空腔的主体单元210，其中，主体单元210的内部空腔能够以任一结构的形式配置，例如，主体单元210可以是瓶状结构或罐状结构等。优选地，针头部件的至少部分区域可伸入至主体单元210的内部空腔中，使得制造装置100能够以空间位置的关系连接于容纳装置200，其中，主体单元210内部空腔的深度可基于针头部件的长度而设置。进一步地，以空间位置的关系连接是指制造装置100与容纳装置200可以以不直接接触的方式在空间位置上形成连接关系。优选地，主体单元210内部空腔的深度可大于针头部件的长度，以避免针头部件完全伸入主体单元210内部空腔时注射口与主体单元210底部碰撞而造成注射口和/或主体单元210受损；主体单元210内部空腔的深度也可不大于针头部件的长度，但需要控制针头部件伸入至主体单元210内部空腔的长度，以同样保护针头部件及主体单元210。优选地，将针头部件伸入主体单元210的长度定为容纳长度，容纳长度需要限定在预设的阈值范围内，以保证静电纺丝系统的正常运行。

优选地，容纳装置200可基于制造装置100的注射单元120的配置方式而相应配置有若干主体单元210，其中，主体单元210的配置数量和配置位置可基于注射单元120的配置方式而确定。优选地，对于以数排串联的方式配置的注射单元120，主体单元210可以采用相应的串联方式设置，其中，基于注射单元120的位次序列，主体单元210也可获取对应序列的编号，具有更前的位次序列的注射单元120对应于编号更小的主体单元210，具有更后的位次序列的注射单元120对应于编号更大的主体单元210，以使得注射单元120可以与主体单元210一一对应。进一步地，容纳装置200可配置有备用的主体单元210，以便于在部分主体单元210无法继续执行保护功能时进行替换，被替换上的主体单元210能够继承原主体单元210的编号，从而维持注射单元120与主体单元210的对应关系。

根据一种优选实施方式，不同状态下的静电纺丝系统可具有不同的配置方式，其中，处于运行状态下的静电纺丝系统可仅通过制造装置100得到纳米级直径的聚合物细丝，而处于中止状态的静电纺丝系统需要制造装置100与容纳装置200的相互配合，以实现至少对制造装置100的保护。优选地，静电纺丝系统处于运行状态时，容纳装置200可处于闲置、检测、修复、清洗等状态中的其中一种，即容纳装置200可处于非工作状态以使得制造装置100能够独立完成纺丝工作；静电纺丝系统处于中止状态时，容纳装置200能够通过主体单元210与停止纺丝工作的制造装置100的至少部分结构实现连接，以使得容纳装置200可由非工作状态切换为工作状态并对制造装置100进行保护。进一步地，静电纺丝系统在处于运行状态时，在输送单元110的驱动作用下注射单元120的中空区域可流过聚合物溶液，并从针头部件的尖端射出，而当静电纺丝系统切换为中止状态时，输送单元110和电源单元停止工作使得针头部件的尖端不再射出聚合物溶液，而残留于针头部件中的聚合物溶液由于其较强的挥发性在长时间曝露于空气中时可形成结块以堵塞针头部件，进而导致静电纺丝系统在后续时间序列下切换为运行状态时，制造装置100的纺丝能力大大减弱，因此，可在静电纺丝系统处于中止状态时通过容纳装置200防止针头部件中残留溶液干涸，进而保证针头部件在下一时间序列的运行状态下能够畅通地进行纺丝工作。

优选地，容纳装置200可通过在其主体单元210的内部空腔中填充保护物质的方式使得制造装置100的注射单元120在将其针头部件伸入主体单元210的内部空腔时能够被保护物质所包覆，从而实现至少对制造装置100的针头部件的保护。进一步地，保护物质可以是使针头部件内残留溶液不干涸的成分，例如，可以是纺丝所用的溶剂或溶剂蒸汽，其中，溶剂指的是其液相态。

优选地，保护物质选用溶剂可具有更大的适用范围，即静电纺丝系统在使用几乎任何纺丝溶液时均可采用溶剂进行保护，但需要耗费更多的试剂，且如果更换纺丝溶液则需要将主体单元210内的溶剂全部替换，而无法重复使用。

优选地，溶剂蒸汽多适用于高分子溶液的溶剂为甲醇、乙醇、甲酸、乙酸、甲醛乙醛、乙酸乙酯等挥发性物质，当环境温度升温或主体单元210内部空腔通电使得主体单元210内的温度达到有效挥发温度时，选用溶剂蒸汽作为保护物质可以大幅度降低溶剂材料的使用以避免浪费。进一步地，相同溶剂的不同纺丝溶液无需更换瓶内蒸汽。

进一步地，主体单元210的一侧可开设有用于保证针头部件进出主体单元210的连通口，以通过连通口使得主体单元210的内部空腔与主体单元210外部环境连通，并可在连通口被封闭时使得主体单元210的内部空腔与主体单元210外部环境隔绝，其中，连通口的径向尺寸至少大于针头部件的径向尺寸。优选地，主体单元210可采用不与保护物质发生化学反应的材质制成，例如，可以是玻璃制品或塑料制品或金属制品。进一步地，主体单元210的连通口可配置有结构尺寸适配的封装件220，通过封装件220对连通口进行封闭以实现主体单元210的内部空腔与主体单元210外部环境的隔绝，其中，封装件220可以是能够允许针头部件穿过的且不与纺丝用聚合物溶液发生反应的柔性软塞。优选地，其可以是橡胶材质制成的橡胶塞，基于橡胶塞的自身特性，使得穿过于橡胶塞的针头部件在被拔出后主体单元210内部空腔储存的保护物质可几乎不流出。优选地，针头部件能够以穿刺的形式直接穿透封装件220，和/或提前使用与针头部件尺寸相同的钢针穿透封装件220，以便于针头部件能够在不需要外部施加过大压力的情况下很容易地插入主体单元210内部空腔中，其中，针头部件可选用金属材质制成。

根据一种优选实施方式，静电纺丝系统在不同状态切换的情况下，每次切换至中止状态时针头部件可基于设定程序和/或物理偏差而以相同或不同的穿刺部位穿透于封装件220。例如，对于提前使用相同尺寸的钢针穿透封装件220的情况，可基于设定程序而使得针头部件每次的穿刺位置都对准于钢针的预先穿透位置，从而保证针头部件每次都能够以相对较小的压力从相同穿刺位置穿透封装件220，但随着使用次数的增多，老化的封装件220回弹特性减弱，使得封装件220上被针头部件多次穿刺的针孔的可复原程度减弱，且针头部件即使按照设定程序预期以相同穿刺位置进行穿透时可能由于设备的物理偏差使得实际的穿刺位置与预期的穿刺位置存在偏差，进而使得外部施加压力需要增大，和/或使得穿刺部位的针孔尺寸被不断扩大并降低了主体单元210的密封性。再例如，为了防止封装件220穿刺部位的针孔不断扩大，也可基于设定程序而以特定的偏差位移保证针头部件在封装件220上的不同位置进行穿刺，其中，特定的偏差位移可包括距离参数和/或方向参数。优选地，封装件220上的多个穿刺位置能够以彼此互不干扰的形式存在，以避免多个距离过近的针孔造成尺寸较大的贯穿通孔。

根据一种优选实施方式，静电纺丝系统可配置有连接于制造装置100和/或容纳装置200的移动装置300，以通过移动装置300实现注射单元120与主体单元210的相对移动，其中，上述两者的相对移动可至少包括相向移动和背向移动。进一步地，静电纺丝系统由运行状态切换为中止状态时，移动装置300可使注射单元120与主体单元210进行相向移动；反之，静电纺丝系统由中止状态切换为运行状态时，移动装置300可使注射单元120与主体单元210进行背向运动，从而使得注射单元120的针头部件所处的环境可基于静电纺丝系统的不同状态而通过移动装置300进行调整，其中，针头部件所处的环境可至少包括电源单元构建的电场环境和主体单元210构建的浸润环境，电场环境下的针头部件可从泰勒锥的尖端延展得到纤维细丝，浸润环境下的针头部件可避免残留于针头部件内的聚合物溶液凝固。

优选地，移动装置300能够以驱动注射单元120和/或主体单元210定向移动的方式设置，即移动装置300可连接于注射单元120，也可连接于主体单元210，还可与注射单元120和主体单元210均连接。移动装置300的连接关系可基于制造装置100和容纳装置200的配置方式而确定，其中，移动装置300可优先与受移动过程影响较小的装置进行连接，以减少移动过程对静电纺丝系统稳定性的影响。例如，容纳装置200的主体单元210内填充的保护物质为纺丝用溶剂时，由于液态的溶剂在移动过程中存在振荡的现象，可能导致浸润封装件220或从主体单元210溢出等情况；而制造装置100由于配置的功能单元较多，在相互之间的连接关系及相对位置关系确定的情况下，移动后复原至初始状态相对更加繁琐。因此，需要对制造装置100和容纳装置200的配置方式进行判定后确定移动装置300的连接关系。

进一步地，移动装置300可由多个驱动单元实现不同方向的移动，第一驱动单元可使得注射单元120和/或主体单元210沿第一方向及其反方向移动，其中，第一方向可以是注射单元120和主体单元210相向运动或背向运动的方向。优选地，第一方向可以是注射单元120指向于主体单元210的方向。

优选地，带动注射单元120和/或主体单元210沿第二方向及其反方向移动的第二驱动单元可使得制造装置100和容纳装置200之间具有更多的位置关系，即通过第二驱动单元的运行使得主体单元210能够以相对运动的方式运行至和/或脱离于注射单元120的工作区域，其中，注射单元120的工作区域为针头部件中的聚合物溶液在强电场的作用下以微小射流的形式射向于接收单元所需占用的区域。进一步地，第二方向可以是更前位次序列的注射单元120指向更后位次序列的注射单元120的方向，或更小编号的主体单元210指向更大编号的主体单元210的方向。由于注射单元120大致沿第一方向射出聚合物溶液，以使得注射单元120的工作区域大致位于注射单元120的第一方向上，因此可将第二方向垂直于第一方向设置，以使得主体单元210能够在沿第二方向进行相对运动时能够以更短的移动路径更快地运行至和/或脱离于注射单元120的工作区域，从而避免因移动过程的耽误而造成针头部件残留溶液的干涸。

优选地，移动装置300还可配置有用于带动注射单元120和/或主体单元210沿第三方向及其反方向移动的第三驱动单元，以使得注射单元120和主体单元210能够实现三维空间的运动，从而便于静电纺丝系统基于实际需求对制造装置100和容纳装置200的配置位置进行灵活调整，其中，第三方向可垂直于第一方向和第二方向。

根据一种优选实施方式，主体单元210内填充的保护物质采用纺丝用的溶剂时，可由人工或机械操控注射器向主体单元210的内部空腔注入溶剂。可选地，溶剂的注入量可大于主体单元210内部空腔体积的一半；优选地，溶剂的注入量可介于主体单元210内部空腔体积的1/2至3/4的范围内；进一步优选地，溶剂的注入量可大致占主体单元210内部空腔体积的2/3。

根据一种优选实施方式，主体单元210内填充的保护物质采用溶剂蒸汽时，可通过循环单元实现溶剂蒸汽在各主体单元210内部空腔的输入和输出，其中，循环单元可包括用于提供溶剂蒸汽的供气部件和各主体单元210之间及主体单元210与供气部件之间配置的连通管路。进一步地，连通管路至少可配置于相邻的主体单元210之间，主体单元210可配置有两个分别连接于不同连通管路的通气口，以便于溶剂蒸汽流经各主体单元210后返回至供气部件，从而完成溶剂蒸汽的循环并保证各主体单元210的内部空腔均处于一定浓度的溶剂蒸汽的氛围下，其中，主体单元210的相邻是指的空间位置的相邻及对应编号的相邻。进一步地，溶剂蒸汽在循环过程中可控制其流通速度，使得主体单元210内溶剂蒸汽少量挂壁或无挂壁情况发生。

优选地，编号最小及最大的主体单元210可分别连接于供气部件的进出口，以实现溶剂蒸汽循环的闭环。可选地，编号最小及最大的主体单元210与供气部件进出口的对应关系可根据实际需求而确定，以调节溶剂蒸汽在循环中的流通方向，例如，可由编号最小的主体单元210连接于供气部件的出口，以使得溶剂蒸汽沿第二方向流经各主体单元210的内部空腔；也可由编号最大的主体单元210连接于供气部件的出口，以使得溶剂蒸汽沿第二方向的反方向流经各主体单元210的内部空腔。优选地，由编号最大的主体单元210连接于供气部件的出口，编号最小的主体单元210与供气部件的入口相连，即编号更大的主体单元210能够更靠近于供气部件的出口，此时溶剂蒸汽在各主体单元210间的流通方向是与聚合物溶液在各注射单元120间的流通方向大致相反的，如此设置的目的是静电纺丝系统处在运行状态时，聚合物溶液自位次序列更前的注射单元120沿第二方向流向位次序列更后的注射单元120，并在其切换至中止状态的节点时输送单元110停止工作，位次序列更前的注射单元120能够以相比于位次序列更后的注射单元120更早中止纺丝工作，因此，相比于位次序列更前的注射单元120，位次序列更后的注射单元120在其针头部件的中空区域内可能有更多的聚合物溶液残留，将位次序列更后的注射单元120插入更靠近于供气部件出口的较小编号的主体单元210内部空腔，以使得从供气部件输出的“新的”溶剂蒸汽能够优先与位次序列更后的注射单元120接触，进而可按照基于聚合物溶液的预期残留量而排序的注射单元120保护优先级对各注射单元120进行保护，其中，“新的”溶剂蒸汽可以是未使用过的达到设定蒸汽浓度的溶剂蒸汽，也可以是循环回供气部件的经过回收处理后达到设定蒸汽浓度的溶剂蒸汽。

根据一种优选实施方式，当主体单元210内装填的保护物质为纺丝用溶剂时，可采用高压枪喷洒的方式进行清洁；当主体单元210内装填的保护物质为溶剂蒸汽时，可先由编号最小或最大的主体单元210的通气口一端注入纯净溶剂，以通过各主体单元210之间配置的连通管路排出各主体单元210内部空腔中的残留气体，并将编号最小或最大的主体单元210的通气口一端与供气部件出口连通，以通过供气部件输出的溶剂蒸汽将各主体单元210的内部空腔中洗涤后的溶剂排出，从而实现对主体单元210的清洗，其中，纯净溶剂可以采用下一纺丝工作所使用的溶剂，例如，可以是水、甲醇等。

优选地，通过对主体单元210的清洁以实现对主体单元210内部空腔中形成或收集的反应物、凝结成液滴的溶质和/或干涸的结块进行清理，以保证注射单元120插入主体单元210内部空腔的环境质量。

根据一种优选实施方式，监测装置400可用于监测静电纺丝系统由运行状态转变为中止状态的切换过程，尤其可用于判断制造装置100的各注射单元120是否准确地插入对应的主体单元210内且被主体单元210内填充的保护物质所包覆。

优选地，移动装置300上配置的位移传感器可对基于移动装置300的驱动而定向移动的注射单元120和/或主体单元210的距离参数和方向参数进行采集，进而判断两者在移动后的相对位置关系，以此确定注射单元120与主体单元210是否完成插入动作。进一步地，还可通过图像采集器获取移动后的图像信息，以便于直观地判断插入动作的完成情况。尤其是在移动装置300在移动过程中主动地或被动地发生偏移时，监测装置400需要更加精准地对参数信息进行采集，以便于在发现异常数据时即使驱动警报器，从而尽快排除隐患。

优选地，由于封装件220的老化及多次穿刺所形成的针孔等问题，使得主体单元210的内部空腔中装填的保护物质为溶剂蒸汽时，由于密封性不足而导致流通于各主体单元210间的溶剂蒸汽可能出现从封装件220的孔隙中逸散的情况，进而使得当前主体单元210及位于其流通方向下游的其他主体单元210内溶剂蒸汽的密度降低，在主体单元210内的溶剂蒸汽密度降低至小于最低浓度阈值时无法继续完成保护工作，因此会使得对应注射单元120的针头部件被凝固的残留溶液堵塞。由此可在容纳装置200上配置有气压监测单元，通过气压监测单元对容纳装置200的各处气压进行监测，以判断不同区间的密封情况，进而有助于及时对异常的主体单元210、封装件220和/或循环单元进行维修或替换。

根据一种优选实施方式，监测装置400可配置有功率监测单元410，其中，功率监测单元410能够基于特定的驱动事件而进行报警。优选地，功率监测单元410可包括相互串联的独立电源、报警器及限定功率开关，其中，限定功率开关被配置为达到设定功率阈值时，其内部的开关断开；反之，若未达到设定功率阈值时，其内部的开关闭合。进一步地，限定功率开关的闭合与断开能够控制独立电源与报警器的连通与断连，以此对功率监测单元410的报警动作进行控制，即功率监测单元410特定的驱动事件可以是实时监测功率与设定功率阈值的对比结果，且对比结果为实时监测功率未达到设定功率阈值。具体地，独立电源能够与各主体单元210内填充的具有导电性的保护物质连接，当静电纺丝系统切换为中止状态时，在移动装置300的驱动作用下，注射单元120插入至对应主体单元210的内部空腔并被保护物质所包覆，由于处于串联关系下的各注射单元120及输送单元110均为具有导电性的金属材质，且电阻远小于主体单元210内填充的保护物质的电阻，由此基于注射单元120的针头部件与保护物质的接触以构成多个闭合回路，使得各回路叠加形成的总功率可达到限定功率开关的设定功率阈值，此时未触发特定的驱动事件，其内部开关断开，进而使得报警器不执行报警动作；反之，当至少一个注射单元120的针头部件未接触到对应主体单元210内的保护物质时，总功率无法达到限定功率开关的设定功率阈值，此时触发了特定的驱动事件，其内部开关闭合，进而使得报警器执行报警动作，其中，保护物质优选为纺丝用溶剂。进一步地，注射单元120的针头部件未接触到对应主体单元210内的保护物质的情况，可能是注射单元120与对应主体单元210的对接失误或主体单元210内保护物质注入量不足等原因造成的，在触发报警器后可由人工或系统自身完成调整和修复。

优选地，在静电纺丝系统由中止状态切换至运行状态时，也可通过监测装置400进行参数信息的采集，以掌握静电纺丝系统的切换过程。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

本发明还公开了一种静电纺丝方法，该静电纺丝方法采用实施例1中所述的任一静电纺丝系统，其中，可至少包括如下步骤：

S1.静电纺丝运行状态：由制造装置100进行纺丝工作；

S2.第一切换过程：制造装置100的纺丝工作暂停或结束，在移动装置300的驱动下使得制造装置100与容纳装置200发生相对移动并在空间位置至少部分地接触，以使得静电纺丝系统切换至中止状态；

S3.静电纺丝中止状态：停止纺丝工作的制造装置100将注射单元120以维持至少部分结构伸入容纳装置200的主体单元210内部空腔的方式，使得主体单元210内部空腔填充的保护物质持续地包覆注射单元120的至少部分结构；

S4.第二切换过程：纺丝工作恢复开始，在移动装置300的驱动下使得制造装置100与容纳装置200发生相对移动以接触在空间位置的接触，并启动制造装置100以继续进行纺丝工作。

优选地，在第一切换过程和/或第二切换过程中可基于监测装置400获取的参数信息作为驱动事件的判定标准，来判断是否执行报警操作。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (9)

1.一种静电纺丝系统，其包括：

制造装置（100），用于在所述静电纺丝系统处于运行状态时进行纺丝工作，

容纳装置（200），用于在所述静电纺丝系统处于中止状态时对所述制造装置（100）的至少部分结构进行保护，

移动装置（300），配置在所述制造装置（100）和/或所述容纳装置（200）上以用于进行空间运动，

其特征在于，

所述静电纺丝系统能够配置有监测装置（400），所述监测装置（400）至少配置有能够基于特定的驱动事件而进行报警的功率监测单元（410），所述功率监测单元（410）包括相互串联的独立电源、报警器及限定功率开关，其中，特定的驱动事件能够基于实时监测功率与设定功率阈值的对比结果而驱动；

在所述移动装置（300）的驱动作用下，所述制造装置（100）能够以发生相对运动的方式使注射单元（120）的至少部分结构伸入至所述容纳装置的主体单元（210）内部空腔中，以通过所述主体单元（210）内储存或流通的保护物质对所述注射单元（120）的至少部分结构进行包覆，其中，保护物质能够是避免纺丝用的聚合物溶液干涸的成分；

独立电源能够与各主体单元（210）内填充的具有导电性的保护物质连接，当静电纺丝系统切换为中止状态时，在移动装置（300）的驱动作用下，注射单元（120）插入至对应主体单元（210）的内部空腔并被保护物质所包覆，处于串联关系下的各注射单元（120）及输送单元（110）均为具有导电性的金属材质，且电阻小于主体单元（210）内填充的保护物质的电阻，基于注射单元（120）的针头部件与保护物质的接触以构成多个闭合回路，使得各回路叠加形成的总功率达到限定功率开关的设定功率阈值，此时未触发特定的驱动事件，其内部开关断开，进而使得报警器不执行报警动作；反之，当至少一个注射单元（120）的针头部件未接触到对应主体单元（210）内的保护物质时，总功率无法达到限定功率开关的设定功率阈值，此时触发了特定的驱动事件，其内部开关闭合，进而使得报警器执行报警动作。

2.根据权利要求1所述的静电纺丝系统，其特征在于，所述注射单元（120）能够连接于输送单元（110），以通过所述输送单元（110）向所述注射单元（120）的中空区域注入聚合物溶液，其中，所述制造装置（100）能够配置有若干与所述输送单元（110）连通的注射单元（120）。

3.根据权利要求2所述的静电纺丝系统，其特征在于，与所述输送单元（110）连通的各注射单元（120）能够基于聚合物溶液的流通方向具有相应的位次序列，以使得不同位次序列的所述注射单元（120）能够在所述静电纺丝系统处于中止状态时具有对应的所述主体单元（210）。

4.根据权利要求1所述的静电纺丝系统，其特征在于，所述主体单元（210）能够配置有封装件（220）以隔绝内部空腔与外部环境，其中，所述封装件（220）是以能够允许所述注射单元（120）的针头部件穿过的方式配置的。

5.根据权利要求4所述的静电纺丝系统，其特征在于，若干以串联形式相连的所述主体单元（210）能够通过循环单元构成保护物质的循环流，使得保护物质能够流通于各主体单元（210）的内部空腔并以流动态的形式包覆相应的所述注射单元（120），其中，流通于各主体单元（210）内部空腔的保护物质能够是溶剂蒸汽。

6.根据权利要求1所述的静电纺丝系统，其特征在于，所述移动装置（300）能够配置有多个驱动单元，以实现所述制造装置（100）和/或所述容纳装置（200）的多维度移动，其中，所述移动装置（300）至少配置有用于使所述制造装置（100）和/或所述容纳装置（200）沿第一方向或其反方向运动的第一驱动单元。

7.根据权利要求6所述的静电纺丝系统，其特征在于，所述监测装置（400）至少对所述静电纺丝系统由运行状态转变为中止状态的切换过程进行监测，其中，所述监测装置（400）至少能够获取所述注射单元（120）与相应所述主体单元（210）的相对位置，以确定各所述主体单元（210）对相应所述注射单元（120）的保护情况。

8.一种静电纺丝方法，所述静电纺丝方法采用权利要求1~7任一项所述的静电纺丝系统，其中，所述静电纺丝方法至少包括如下步骤：

S1.静电纺丝运行状态：由制造装置（100）进行纺丝工作；

S2.第一切换过程：制造装置（100）的纺丝工作暂停或结束，在移动装置（300）的驱动下使得制造装置（100）与容纳装置（200）发生相对移动并在空间位置至少部分地接触，以使得静电纺丝系统切换至中止状态；

S3.静电纺丝中止状态：停止纺丝工作的制造装置（100）将注射单元（120）以维持至少部分结构伸入容纳装置（200）的主体单元（210）内部空腔的方式，使得主体单元（210）内部空腔填充的保护物质持续地包覆注射单元（120）的至少部分结构；

S4.第二切换过程：纺丝工作恢复开始，在移动装置的驱动下使得制造装置（100）与容纳装置（200）发生相对移动以解除在空间位置的接触，并启动制造装置（100）以继续进行纺丝工作。

9.根据权利要求8所述的静电纺丝方法，其特征在于，所述第一切换过程和/或所述第二切换过程中能够基于监测装置（400）获取的参数信息作为驱动事件的判定标准，以判断是否执行报警操作。

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