本發明屬于靜電紡絲技術領域，涉及一種線式批量化靜電紡絲裝置，本發明還涉及利用上述裝置制備納米纖維膜的方法。

背景技術：

靜電紡絲方法是目前生產納米纖維膜最簡單有效的方法,該方法是帶電的聚合物溶液或熔體在高壓電場中噴射形成射流，最后沉積在接收板上形成納米纖維膜。由于納米纖維膜有很高的孔隙率，較低的滲透阻力，所以被廣泛應用于過濾材料﹑電池隔膜﹑生物材料和特種防護織物等。

實驗室常采用傳統的單針頭法進行靜電紡絲，該方法生產納米纖維的效率較低，不能滿足工業化生產需求。為了解決產量問題，多針頭法和無針頭法是目前研究人員的研究熱點。對于多針頭法靜電紡絲的優點是紡絲過程利于控制，纖維細度較為均一，但是各個針頭位置相對固定，針頭之間的電場干擾強，導致收集的纖維膜均勻性差，有時還會出現針頭堵塞，不利于高效生產；對于無針頭靜電紡絲的優點是克服了針頭堵塞和針頭之間的電場干擾，但是其控制條件普遍要求較高，且纖維細度不均勻。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種線式批量化靜電紡絲裝置，用以提高納米纖維的產量和纖維細度的均勻性。

本發明的另一目的是提供利用上述一種線式批量化靜電紡絲裝置批量制備納米纖維膜的方法。

本發明所采用的技術方案是，一種線式批量化靜電紡絲裝置，包括兩組卷繞輪組和位于兩組卷繞輪組之間的載體紗線，卷繞輪組均置于儲液槽內，卷繞輪組由卷繞輪和旋轉軸組成，卷繞輪安裝在旋轉軸上，旋轉軸兩端分別與儲液槽相對的兩個側壁連接，旋轉軸與變頻電機連接；載體紗線兩端分別卷繞在兩組卷繞輪組中相對應的卷繞輪上，載體紗線正上方設置有收集簾，收集簾兩端分別設置有收集簾導輥，收集簾導輥與收集簾電機連接，收集簾與直流高壓發生器正極連接，兩組卷繞輪組均與直流高壓發生器負極連接。

本發明的特點還在于，

兩組卷繞輪組分別位于單獨的儲液槽內，兩個儲液槽相對的側壁上均開有出線孔，載體紗線兩端經出線孔分別卷繞在兩組卷繞輪組中相對應的卷繞輪上。

儲液槽上方設置有儲液槽蓋。

載體紗線的數量與每組卷繞輪組上卷繞輪的數量相對應，兩組卷繞輪組之間的載體紗線相互平行。

本發明所采用的另一技術方案是，一種批量制備納米纖維膜的方法，所采用的一種線式批量化靜電紡絲裝置，包括兩組卷繞輪組和位于兩組卷繞輪組之間的載體紗線，卷繞輪組均置于儲液槽內，卷繞輪組由卷繞輪和旋轉軸組成，卷繞輪在安裝旋轉軸上，旋轉軸兩端分別與儲液槽相對的兩個側壁連接，旋轉軸一端與變頻電機連接；載體紗線兩端分別卷繞在兩組卷繞輪組中相對應的卷繞輪上，載體紗線正上方設置有收集簾，收集簾兩端分別設置有收集簾導輥，收集簾導輥與收集簾電機連接，收集簾與直流高壓發生器正極連接，兩組卷繞輪組均與直流高壓發生器負極連接；

載體紗線的數量與每組卷繞輪組上卷繞輪的數量相對應，兩組卷繞輪組之間的載體紗線相互平行；

具體按照以下步驟實施：

將紡絲液注入上述裝置的儲液槽中，兩組卷繞輪旋轉浸入紡絲液中，在室溫和相對濕度為40％～60％的環境中，調節儲液槽與收集簾的距離，開啟變頻電機，變頻電機帶動的兩組卷繞輪周期性正反旋轉，在卷繞輪上卷繞的載體紗線攜帶紡絲液以一定周期水平往復移動，待載體紗線運行穩定后，開啟直流高壓發生器，調節外加電壓、卷繞輪的正反卷繞速度和正反旋轉周期，開啟收集簾電機，收集簾導輥帶動收集簾水平移動，載體紗線與收集簾之間形成電場，在電場力作用下產生射流，射流固化后形成纖維沉積在收集簾上，最終在收集簾上得到納米纖維膜。

本發明的特點還在于，

兩組卷繞輪組分別位于單獨的儲液槽內，儲液槽上方均設置有儲液槽蓋，兩個儲液槽相對的側壁上均開有出線孔，載體紗線兩端經出線孔分別卷繞在兩組卷繞輪組中相對應的卷繞輪上。

儲液槽與收集簾的垂直距離為100mm～300mm。

外加電壓為20kV～40kV。

卷繞輪的正反卷繞速度為100r/min～500r/min，正反旋轉周期為1min～5min。

載體紗線為芳綸長絲、錦綸長絲或不銹鋼長絲中的一種。

本發明的有益效果是，本發明裝置結構簡單，操作容易，方便可控；使用載體紗線作為噴絲件，無堵塞，可長時間持續生產；可通過增加載體紗線的數量，有效提高納米纖維膜的產量；通過使用不同載體紗線，可控制生成不同直徑范圍的納米纖維，調節納米纖維的質量。

附圖說明

圖1是本發明一種線式批量化靜電紡絲裝置的結構示意圖。

圖中，1.直流高壓發生器；2.收集簾導輥；3.收集簾；4.收集簾電機；5.卷繞輪；6.出線孔；7.射流；8.紡絲液；9.載體紗線；10.儲液槽；11.變頻電機。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明一種線式批量化靜電紡絲裝置其結構如圖1所示，包括兩組卷繞輪組和位于兩組卷繞輪組之間的載體紗線9，卷繞輪組均置于儲液槽10內，卷繞輪組由卷繞輪5和旋轉軸組成，卷繞輪5安裝在旋轉軸上，旋轉軸兩端分別與儲液槽10相對的兩個側壁連接，旋轉軸一端與變頻電機11連接；載體紗線9兩端分別卷繞在兩組卷繞輪組中相對應的卷繞輪5上，載體紗線9正上方設置有收集簾3，收集簾3兩端分別設置有收集簾導輥2，收集簾導輥2與收集簾電機4連接，收集簾3與直流高壓發生器1正極連接，兩組卷繞輪組均與直流高壓發生器1負極連接。

兩組卷繞輪組分別位于單獨的儲液槽10內，兩個儲液槽10相對的側壁上均開有出線孔6，載體紗線9兩端經出線孔6分別卷繞在兩組卷繞輪組中相對應的卷繞輪5上。

儲液槽10上方設置有儲液槽蓋，儲液槽蓋在正常紡絲時閉合，需要續加紡絲液時打開。

載體紗線9的數量與每組卷繞輪組上卷繞輪5的數量相對應，兩組卷繞輪組之間的載體紗線9相互平行。出線孔6的數量與載體紗線9數量相同。

載體紗線9為芳綸長絲、錦綸長絲或不銹鋼長絲中的一種。

采用上述線式批量化靜電紡絲裝置批量制備納米纖維膜的方法，具體按照以下步驟實施：

將紡絲液8注入上述裝置的儲液槽10中，液面高度浸沒卷繞輪5一半即可，在室溫和相對濕度為40％～60％的環境中，調節儲液槽10與收集簾3垂直距離為100mm～300mm，開啟變頻電機11，變頻電機11帶動的兩組卷繞輪正反周期旋轉，在卷繞輪5上卷繞的載體紗線9攜帶紡絲液以一定周期水平往復移動，待載體紗線9充分接觸溶液，且載體紗線9運行穩定后，開啟直流高壓發生器1，調節外加電壓為20kV～40kV，卷繞輪5的正反卷繞速度為100r/min～500r/min，正反旋轉周期為1min～5min，開啟收集簾電機4，收集簾導輥2帶動收集簾3水平移動，載體紗線9與收集簾3之間形成電場，在電場力作用下產生射流7，射流7固化后形成纖維沉積在收集簾3上，最終在收集簾3上得到納米纖維膜。

本發明裝置結構簡單，操作容易，方便可控；使用載體紗線作為噴絲件，無堵塞，可長時間持續生產；可通過增加載體紗線的數量，有效提高納米纖維膜的產量；通過使用不同載體紗線，可控制生成不同直徑范圍的納米纖維，調節納米纖維的質量。

實施例1

將聚丙烯腈(PAN)溶解在溶劑N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，配置成濃度為12wt％的聚合物溶液。在室溫和相對濕度為40％的環境下，將紡絲液注入到兩個儲液槽10中，載體紗線9選用芳綸長絲，芳綸長絲與收集簾3的垂直距離為100mm，開啟變頻電機11，設置卷繞輪5的正反卷繞速度100r/min，正反旋轉周期為1min，開啟直流高壓發生器1，控制電壓為20kV，靜電紡射流待穩定噴射后，開啟收集簾電機4驅動收集簾3水平運動，紡絲時間為1小時，得到了厚度均勻的納米纖維膜。結果發現，納米纖維的單位時間產量相對于傳統單針頭紡絲提高了30倍，同時有效改善了纖維膜的細度均勻性。

實施例2

將聚乙烯醇(PVA)1788型粉末溶解于70℃蒸餾水中，配成濃度為12wt％的紡絲液。在室溫和相對濕度為60％的環境下，將紡絲液注入到儲液槽10中，載體紗線9選用不銹鋼長絲，不銹鋼長絲與收集簾3的垂直距離為300mm，開啟變頻電機11，設置卷繞輪5的正反卷繞速度500r/min，正反旋轉周期為5min，開啟直流高壓發生器1，控制電壓為40kV，靜電紡射流穩定噴射后，開啟收集簾電機4驅動收集簾3水平運動，紡絲時間為1小時，得到了厚度均勻的納米纖維膜。結果發現，納米纖維的單位時間產量較傳統單針頭紡絲提高了50倍，同時有效改善了纖維膜的細度均勻性。

實施例3

將聚氧化乙烯(PEO)溶解在60℃蒸餾水中，配置成濃度為15wt％的紡絲液。在室溫和相對濕度為50％的環境下，將紡絲液注入到兩個儲液槽10中，載體紗線9選用錦綸長絲，錦綸長絲與收集簾3的垂直距離為200mm，開啟變頻電機11，設置卷繞輪5的正反卷繞速度300r/min，正反旋轉周期為3min，開啟直流高壓發生器1，控制電壓為30kV，靜電紡射流穩定噴射后，開啟收集簾電機4驅動收集簾3水平運動，紡絲時間為1小時，得到了厚度均勻的納米纖維膜。結果發現，納米纖維的單位時間產量較傳統單針頭紡絲提高了45倍，同時有效改善了纖維膜的細度均勻性。