CN219526881U - 一种多转头制备多层或复合有序膜的静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多转头制备多层或复合有序膜的静电纺丝装置，包括纺丝组件、接收件、支撑组件、驱动组件、及高压电源。接收件内设置分隔板将接收件分隔成多个接收槽，每个喷丝转头可在对应的接收槽内进行旋转纺丝，待一层纤维膜的厚度达到期望值时，通过控制器更换喷丝转头和接收槽的对应位置，在已经形成的一层纤维膜上直接继续进行纺丝以制备多层纤维膜，纺丝过程中不需要关闭电源再手动更换纺丝液。通过设置可拆卸的隔板，制备复合纤维膜时，可将隔板取下，接收件在第二驱动件驱动下不停转动，使得多个喷丝转头中的纺丝液喷出的不同类型纤维相互交错，可制备有序性好的纤维膜。

Description

一种多转头制备多层或复合有序膜的静电纺丝装置

技术领域

本实用新型涉及一种多转头制备多层或复合有序膜的静电纺丝装置，属于静电纺丝技术领域。

背景技术

静电纺丝技术是一种应用广泛的纳米纤维制备方法。聚合物溶液或熔体在强电场力的作用下喷射纺丝，制备出的纤维具有直径小、比表面积大和孔隙率高等特点，具有多功能性和广阔的应用背景，受到广泛的关注。但单一的静电纺膜难以满足某个领域对于膜各个方面的需求，故需对静电纺膜进行改性或多层复合，现常见的改性方法包括混纺、浸涂和热压。

多层膜是指每一层由一种纳米纤维聚合物组成的多层纤维膜，多层膜可以具备这几种聚合物的共同特点以使得纤维膜性能更加全面。传统的静电纺丝装置一般由高压电源、储液器和接收器三个部分组成，通常采用单针纺丝，纺丝效率低，限制了纳米纤维的批量生产；且不便于制备多层膜。制备多层膜时，在纺好一层纤维膜的基础上，需要人工更换纺丝液，继续进行纺丝，在这一层膜上再纺一层，整个制备时间较长。另外，纤维的有序性影响纳米纤维膜的性能，研究表明，在制备电池隔膜等领域，有序纤维膜性能相比于无序纤维膜更好，可通过转动喷丝头和圆柱形接收装置实现有序纤维膜的制备。

因此，有必要发明一种新型的多转头制备多层或复合有序膜的静电纺丝装置，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种在纺丝过程中不需要人工更换纺丝溶液，可工业化批量化持续性制备多层纤维膜或复合有序纤维膜的多转头静电纺丝装置，以解决上述的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多转头制备多层或复合有序膜的静电纺丝装置，包括：

纺丝组件，包括至少两个储液器、及设置于所述储液器下方且与所述储液器连通的至少两个喷丝转头，所述喷丝转头上设有若干个喷丝孔；

接收件，设置于所述纺丝组件下方，所述接收件为圆筒形，所述接收件中设有将所述接收件分隔为至少两个接收槽的隔板，所述隔板与所述接收件可拆卸连接，每个所述喷丝转头分别伸入到每个所述接收槽内；

支撑组件，包括底座、及设置于所述底座上的至少三根伸缩杆，至少三根所述伸缩杆分别支撑所述喷丝转头及所述接收件，所述伸缩杆沿所述伸缩杆的轴线方向移动，至少三根所述伸缩杆分别与所述喷丝转头及所述接收件转动连接；

驱动组件，包括连接所述纺丝组件并驱动所述喷丝转头绕所述喷丝转头的轴线旋转的第一驱动件、连接所述接收件并驱动所述接收件绕所述接收件的轴线旋转的第二驱动件、及分别与所述第一驱动件及所述第二驱动件电性连接的控制器；

高压电源，设置于所述纺丝组件外侧且分别与所述纺丝组件及所述接收件电性连接。

进一步地，所述喷丝转头设有两个，所述隔板将所述接收件分隔为两个接收槽，所述伸缩杆设有三根，三根所述伸缩杆分别与两个所述喷丝转头及所述接收件转动连接。

进一步地，所述底座上设有三个伸缩腔，三根所述伸缩杆分别穿设于三个所述伸缩腔内，所述支撑组件还包括设置于所述底座上的三个调控旋钮，三个所述调控旋钮分别与三个所述伸缩腔对应设置，所述调控旋钮沿所述调控旋钮的轴线方向移动以抵接或远离所述伸缩杆。

进一步地，所述纺丝组件还包括连通所述储液器及所述喷丝转头的转动杆，所述转动杆与所述储液器转动连接，所述第一驱动件驱动所述转动杆旋转以带动所述喷丝转头绕所述喷丝转头的轴线旋转。

进一步地，所述转动杆与所述储液器可拆卸连接，所述转动杆与所述喷丝转头可拆卸连接，所述隔板与所述接收件可拆卸连接。

进一步地，所述喷丝孔包括设置于所述喷丝转头底部的底喷丝孔和设置于所述喷丝转头侧面的侧喷丝孔。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型通过设置可旋转的接收件、多个喷丝转头、及驱动组件，接收件内设置分隔板将接收件分隔成多个接收槽，每个喷丝转头可在对应的接收槽内进行旋转纺丝，待一层纤维膜的厚度达到期望值时，通过控制器控制接收件转动一定角度以更换喷丝转头和接收槽的对应位置，在已经形成的一层纤维膜上直接继续进行纺丝以制备多层纤维膜，纺丝过程中不需要关闭电源再手动更换纺丝液，与传统多层纤维膜制备相比，纺丝效率有了极大提升，并且实现了智能化制备静电纺纳米纤维；

2、在多个储液器内装不同的纺丝液，可以实现在多个喷丝转头在多个接收槽内同时批量高效率制备不同种类的单层纤维膜；

3、通过设置可拆卸的隔板，制备复合纤维膜时，可将隔板取下，接收件在第二驱动件驱动下不停转动，使得多个喷丝转头中的纺丝液喷出的不同类型纤维相互交错，可制备有序性好的纤维膜。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一较佳实施例所示的多转头制备多层或复合有序膜的静电纺丝装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型一较佳实施例所示的静电纺丝装置中的喷丝转头的结构示意图。

其中各部件的标号为：

1、喷丝转头；2、高压电源；3、储液器；4、伸缩杆；5、接收件；6、调控旋钮；7、隔板；8、控制器；9、转动杆；10、喷丝孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型一实施例所示的一种多转头制备多层或复合有序膜的静电纺丝装置，用于工业化批量化持续性制备多层纤维膜或复合有序纤维膜。该纺丝装置在制备多层纤维膜过程中不需要关闭电源再手动更换纺丝液，极大地提高了静电纺丝的效率和安全性。

请参阅图1至图2所示，该纺丝装置包括：纺丝组件、接收件5、支撑组件、驱动组件、及高压电源2。

纺丝组件包括至少两个储液器3、至少两个伸缩杆4、设置于储液器3下方且与储液器3通过转动杆9连通的至少两个喷丝转头1，转动杆9与储液器3可拆卸连接，转动杆9与喷丝转头1可拆卸连接。喷丝转头1上设有若干个喷丝孔10。喷丝孔10包括设置于喷丝转头1底部的底喷丝孔和设置于喷丝转头1侧面的侧喷丝孔，底喷丝孔和侧喷丝孔可同时纺丝，以提高纺丝效率。采用由上而下供液方式，避免了由下而上供液或横向供液易产生气泡而造成堵塞的现象的发生。储液器3内可根据需求设置多个储液器3及对应的喷丝转头1，以制备包含多种不同种类纳米纤维的单层纤维膜、多层纤维膜或复合纤维膜。在本实施例中，储液器3、转动杆9及喷丝转头1均有两个，在其他实施例中，还可以根据实际需要设置三个、四个、五个等，在此不作限定。

接收件5设置于纺丝组件下方，接收件5为圆筒形。接收件5中设有将接收件5分隔为两个接收槽的隔板7，隔板7与接收件5可拆卸连接，每个喷丝转头1分别伸入到每个接收槽内进行旋转纺丝。

呈上述，转动杆9与储液器3可拆卸连接，转动杆9与喷丝转头1可拆卸连接，隔板7与接收件5可拆卸连接，便于清洗和损坏后更换相应的零部件。

支撑组件包括底座(未标号)、及设置于底座上的三根伸缩杆4。三根伸缩杆4分别与两个喷丝转头1及接收件5转动连接并支撑两个喷丝转头1及接收件5。底座上设有三个伸缩腔(未标号)，三根伸缩杆4分别穿设于三个伸缩腔内。伸缩杆4沿伸缩杆4的轴线方向移动，以调节喷丝转头1和接收件5的高度。在本实施例中，支撑组件还包括设置于底座上的三个调控旋钮6，三个调控旋钮6分别与三个伸缩腔对应设置，调控旋钮6沿调控旋钮6的轴线方向移动以抵接或远离伸缩杆4，从而实现伸缩杆4高度的调节。在其他实施例中，还可以通过采用带有外螺纹的伸缩杆4以及在伸缩腔内壁上设置与外螺纹配合的内螺纹等方式实现伸缩杆4高度的调节，在此不做限定。

驱动组件包括连接转动杆9的第一驱动件(未示出)、连接接收件5的第二驱动件(未示出)、及分别与第一驱动件及第二驱动件电性连接的控制器8，第一驱动件和第二驱动件均为电机。

控制器8包括控制第一驱动件启动与停止的第一开关(未示出)、控制第二驱动件短程转动以带动接收件5转动180°的第二开关(未示出)、及控制第二驱动件长期稳定转动与停止的第三开关(未示出)。

第一驱动件驱动转动杆9旋转以带动喷丝转头1绕喷丝转头1的轴线旋转，纺丝溶液通过喷丝孔10喷出后，在电场力的作用下形成纳米纤维被接收件5接收，从而获得均匀的纳米纤维膜；待一层纤维膜的厚度达到期望值时，通过控制器8控制第二驱动件转动以带动接收件5转动180°，从而更换喷丝转头1和接收槽的对应位置，在已经形成的一层纤维膜上直接继续进行纺丝。纺丝过程中不需要关闭电源再手动更换纺丝液，与传统多层纤维膜制备相比，纺丝效率有了极大提升，并且实现了智能化制备静电纺纳米纤维。

呈上述，隔板7与接收件5可拆卸连接，需要制备复合膜时，可将隔板7取下，启动第二驱动件，接收件5在第二驱动件驱动下不停转动，这样可以使得两个喷丝转头1喷出的不同类型纤维相互交错。由于喷丝转头1和接收件5都在不停地高速旋转，故可制备有序性好的纤维膜。

高压电源2设置于纺丝组件外侧，可提供纺丝组件和接收件5之间的高压静电场。

本申请的具体实施方法为：在两个储液器中选择性地倒入一定量的相同或不同纺丝液，然后打开高压电源和第一开关进行纺丝，喷丝转头的底部和侧面的喷丝孔不断出丝，在第一驱动件的驱动下，转动杆带动喷丝转头的转动，从而获得均匀的纳米纤维膜；需要制备多层纤维膜时，可在一层纤维膜的厚度达到期望值时，通过伸缩杆调高喷丝转头，通过第二开关控制接收件转动180°以更换喷丝转头和接收槽的对应位置，然后调低喷丝转头，在已经形成的一层纤维膜上直接继续进行纺丝；需要制备复合纤维膜时，可将隔板取下，接收件在第二驱动件驱动下不停转动，使得多个喷丝转头中的纺丝液喷出的不同类型纤维相互交错，可制备有序性好的复合纤维膜。

综上，本实用新型通过设置可旋转的接收件、多个喷丝转头、及驱动组件，接收件内设置分隔板将接收件分隔成多个接收槽，每个喷丝转头可在对应的接收槽内进行旋转纺丝，待一层纤维膜的厚度达到期望值时，通过控制器控制接收件转动一定角度以更换喷丝转头和接收槽的对应位置，在已经形成的一层纤维膜上直接继续进行纺丝以制备多层纤维膜，纺丝过程中不需要关闭电源再手动更换纺丝液，与传统多层纤维膜制备相比，纺丝效率有了极大提升，并且实现了智能化制备静电纺纳米纤维；在多个储液器内装不同的纺丝液，可以实现在多个喷丝转头在多个接收槽内同时批量高效率制备不同种类的单层纤维膜；通过设置可拆卸的隔板，制备复合纤维膜时，可将隔板取下，接收件在第二驱动件驱动下不停转动，使得多个喷丝转头中的纺丝液喷出的不同类型纤维相互交错，可制备有序性好的纤维膜。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种多转头制备多层或复合有序膜的静电纺丝装置，其特征在于，包括：

纺丝组件，包括至少两个储液器、及设置于所述储液器下方且与所述储液器连通的至少两个喷丝转头，所述喷丝转头上设有若干个喷丝孔；

接收件，设置于所述纺丝组件下方，所述接收件为圆筒形，所述接收件中设有将所述接收件分隔为至少两个接收槽的隔板，所述隔板与所述接收件可拆卸连接，每个所述喷丝转头分别伸入到每个所述接收槽内；

支撑组件，包括底座、及设置于所述底座上的至少三根伸缩杆，至少三根所述伸缩杆分别支撑所述喷丝转头及所述接收件，所述伸缩杆沿所述伸缩杆的轴线方向移动，至少三根所述伸缩杆分别与所述喷丝转头及所述接收件转动连接；

驱动组件，包括连接所述纺丝组件并驱动所述喷丝转头绕所述喷丝转头的轴线旋转的第一驱动件、连接所述接收件并驱动所述接收件绕所述接收件的轴线旋转的第二驱动件、及分别与所述第一驱动件及所述第二驱动件电性连接的控制器；

高压电源，设置于所述纺丝组件外侧且分别与所述纺丝组件及所述接收件电性连接。

2.如权利要求1所述的多转头制备多层或复合有序膜的静电纺丝装置，其特征在于，所述喷丝转头设有两个，所述隔板将所述接收件分隔为两个接收槽，所述伸缩杆设有三根，三根所述伸缩杆分别与两个所述喷丝转头及所述接收件转动连接。

3.如权利要求2所述的多转头制备多层或复合有序膜的静电纺丝装置，其特征在于，所述底座上设有三个伸缩腔，三根所述伸缩杆分别穿设于三个所述伸缩腔内，所述支撑组件还包括设置于所述底座上的三个调控旋钮，三个所述调控旋钮分别与三个所述伸缩腔对应设置，所述调控旋钮沿所述调控旋钮的轴线方向移动以抵接或远离所述伸缩杆。

4.如权利要求1所述的多转头制备多层或复合有序膜的静电纺丝装置，其特征在于，所述纺丝组件还包括连通所述储液器及所述喷丝转头的转动杆，所述转动杆与所述储液器转动连接，所述驱动件驱动所述转动杆旋转以带动所述喷丝转头绕所述喷丝转头的轴线旋转。

5.如权利要求4所述的多转头制备多层或复合有序膜的静电纺丝装置，其特征在于，所述转动杆与所述储液器可拆卸连接，所述转动杆与所述喷丝转头可拆卸连接，所述隔板与所述接收件可拆卸连接。

6.如权利要求1所述的多转头制备多层或复合有序膜的静电纺丝装置，其特征在于，所述喷丝孔包括设置于所述喷丝转头底部的底喷丝孔和设置于所述喷丝转头侧面的侧喷丝孔。