启动驱动电机12驱动旋转平台10旋转，开启卷帘辊al8和卷帘辊bl9顺时针旋转，使金属收集帘21以6m/min?60m/min的速度水平移动，纤维2沉积在金属收集帘21上，直至金属收集帘21从卷帘辊bl9完全退绕，并缠绕到卷帘辊al8上；然后驱动卷帘辊al8和卷帘辊bl9逆时针旋转，金属收集帘21反向卷绕，直至从卷帘辊al8完全退绕，并缠绕到卷帘辊bl9上。如此反复，直至沉积的纤维膜达到所要求的厚度为止。
[0048]本发明通过对纺丝区域密封，减少了外界环境对纺丝过程的影响；通过金属收集帘正反向卷绕，既可以实现收集纤维膜面积的显著增加，又能将收集到纤维膜中的电荷及时通过卷绕过程中和收集帘的接触而导走；通过双针头旋转纺丝，可以保证整个沉积幅宽范围内纤维360°无死角覆盖，从而使得收集到的纤维膜不同区域的厚度均匀性显著提高；双针头之间的距离可以有效放大，可很大程度上规避针头之间的干扰。
[0049]采用本发明旋转式双针头静电纺丝装置制备纤维膜。
[0050]实施例1:
[0051]将聚丙烯腈(PAN)溶解在溶剂N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，配置成浓度为13wt%的纺丝液。将纺丝液注入到注射器6中，通过控制温度调节器13和湿度调节器14，使得纺丝仓20内温度为25 °C，相对湿度为40%。开启微量注射泵，设置流速为0.3mL/h，开启直流高压发生器8，控制电压为20kV，静电纺射流以螺旋状运动轨迹沉积到收集帘21上，开启驱动电机12驱动旋转平台10旋转，开启卷帘辊，正反向旋转10次后，得到了厚度均匀的纳米纤维膜。该纳米纤维膜平方米克重的CV值为9.25%。
[0052]实施例2:
[0053]将聚乙烯醇(PVA) 1788粉末溶解在70°C蒸馏水中，配置成浓度为16wt%的纺丝液。将纺丝液注入到注射器6中，通过控制温度调节器13和湿度调节器14，使得纺丝仓20内温度为25 °C，相对湿度为60%。开启微量注射泵，设置流速为0.5mL/h，开启直流高压发生器8，控制电压为40kV，静电纺射流以螺旋状运动轨迹沉积到收集帘21上，开启驱动电机12驱动旋转平台10旋转，开启卷帘辊，正反向旋转10次后，得到了厚度均匀的纳米纤维膜。该纳米纤维膜平方米克重的CV值为8.78%。
[0054]实施例3:
[0055]将聚氧化乙烯(PEO)溶解在60°C蒸馏水中，配置成浓度为14wt%的纺丝液。将纺丝液注入到注射器6中，通过控制温度调节器13和湿度调节器14，使得纺丝仓20内温度为25°C，相对湿度为50%。开启微量注射泵，设置流速为0.4mL/h，开启直流高压发生器8，控制电压为30kV，静电纺射流以螺旋状运动轨迹沉积到收集帘21上，开启驱动电机12驱动旋转平台10旋转，开启卷帘辊，正反向旋转10次后，得到了厚度均匀的纳米纤维膜。该纳米纤维膜平方米克重的CV值为7.65%。
【主权项】
1.一种旋转式双针头静电纺丝装置，其特征在于，包括旋转喷丝装置、收集装置和调温调湿装置，旋转喷丝装置和调温调湿装置设置在由金属板组装而成的密封纺丝仓(20)内； 所述旋转喷丝装置包括水平喷管(3)，水平喷管(3)通过升降架(9)固定在旋转平台(10)上，旋转平台(10)与旋转轴(11)连接，通过电机(12)驱动旋转轴(11)旋转，从而带动旋转平台(10)旋转，旋转平台(10)上还设置有微量注射泵(7)和直流高压发生器(8); 水平喷管(3)顶部设置有一对金属针头(I)，水平喷管(3)底部通过导线(4)与直流高压发生器(8)连接，水平喷管(3)的进液口(15)通过导液管(5)与注射器(6)连接，注射器(6)由微量注射泵(7)驱动注射。
2.根据权利要求1所述的一种旋转式双针头静电纺丝装置，其特征在于，所述收集装置包括导帘辊a(16)、导帘辊b(17)、卷帘辊a(18)、卷帘辊b(19)和收集帘(21)，纺丝仓(20)两侧开有供收集帘(21)通过的条形口，导帘辊a(16)和导帘辊b(17)、卷帘辊a (18)和卷帘辊b(19)分别位于收集帘(21)两侧，导帘辊a(16)和导帘辊b(17)使得收集帘(21)保持水平，卷帘辊a (18)和卷帘辊b (19)驱动收集帘(21)运动，卷帘辊a (18)接地。
3.根据权利要求2所述的一种旋转式双针头静电纺丝装置，其特征在于，所述收集帘(21)的宽度为400mm?600mm。
4.根据权利要求1所述的一种旋转式双针头静电纺丝装置，其特征在于，所述调温调湿装置包括温度调节器(13)和湿度调节器(14)。
5.根据权利要求1所述的一种旋转式双针头静电纺丝装置，其特征在于，所述水平喷管(3)上两金属针头(I)间的距离为200mm?400mm。
6.一种均匀纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所采用旋转式双针头静电纺丝装置，包括旋转喷丝装置、收集装置和调温调湿装置，旋转喷丝装置和调温调湿装置设置在由金属板组装而成的密封纺丝仓(20)内； 所述旋转喷丝装置包括水平喷管(3)，水平喷管(3)通过升降架(9)固定在旋转平台(10)上，旋转平台(10)与旋转轴(11)连接，通过电机(12)驱动旋转轴(11)旋转，从而带动旋转平台(10)旋转，旋转平台(10)上还设置有微量注射泵(7)和直流高压发生器(8); 水平喷管(3)顶部设置有一对金属针头(I)，水平喷管(3)底部通过导线(4)与直流高压发生器(8)连接，水平喷管(3)的进液口(15)通过导液管(5)与注射器(6)连接，注射器(6)由微量注射泵(7)驱动注射； 所述收集装置包括导帘辊a (16)、导帘辊b (17)、卷帘辊a (18)、卷帘辊b (19)和收集帘(21)，纺丝仓(20)两侧开有供收集帘(21)通过的条形口，导帘辊a (16)和导帘辊b (17)、卷帘辊a(18)和卷帘辊b(19)分别位于收集帘(21)两侧，导帘辊a(16)和导帘辊b(17)使得收集帘(21)保持水平，卷帘辊a (18)和卷帘辊b (19)驱动收集帘(21)运动，卷帘辊a (18)接地； 所述收集帘(21)的宽度为400mm?600mm ； 所述调温调湿装置包括温度调节器(13)和湿度调节器(14); 所述水平喷管(3)上两金属针头(I)间的距离为200mm?400mm ; 具体按照以下步骤实施: 通过注射器(6)将纺丝液压入水平喷管(3)，并使其充满水平喷管(3)，通过温度调节器(13)和湿度调节器(14)调节纺丝仓(20)内的环境温度和相对湿度；开启微量注射泵(7)，待溶液流速均匀之后，开启直流高压发生器8，调节外加电压，以及金属针头(I)与收集帘(21)之间的距离，使得液滴和射流稳定，纤维(2)便沉积在金属收集帘(21)上；启动驱动电机(12)驱动旋转平台(10)旋转，开启卷帘辊a (18)和卷帘辊b (19)顺时针旋转，使金属收集帘(21)以一定速度水平移动，直至金属收集帘(21)从卷帘辊b (19)完全退绕，并缠绕到卷帘辊a (18)上；然后驱动卷帘辊a (18)和卷帘辊b (19)逆时针旋转，金属收集帘(21)反向卷绕，直至从卷帘辊a(18)完全退绕，并缠绕到卷帘辊b (19)上，如此反复，直至沉积的纤维膜达到所要求的厚度为止。
7.根据权利要求6所述的制备均匀纳米纤维膜的方法，其特征在于，所述环境温度为25 °C，相对湿度范围为40%?60%。
8.根据权利要求6所述的制备均匀纳米纤维膜的方法，其特征在于，所述金属针头(I)与收集帘(21)之间的距离为10mm?200mm。
9.根据权利要求6所述的制备均匀纳米纤维膜的方法，其特征在于，外加电压为20kV ?40kV，溶液流速为 0.3mL/h ?0.5mL/h。
10.根据权利要求6所述的制备均匀纳米纤维膜的方法，其特征在于，金属收集帘(21)的移动速度为6m/min?60m/min。
【专利摘要】本发明公开了一种旋转式双针头静电纺丝装置，包括旋转喷丝装置、收集装置和调温调湿装置；旋转喷丝装置包括水平喷管，水平喷管通过升降架固定在旋转平台上，旋转平台与旋转轴连接，通过电机驱动旋转轴旋转，从而带动旋转平台旋转，旋转平台上还设置有微量注射泵和直流高压发生器；水平喷管顶部设置有一对金属针头，水平喷管底部通过导线与直流高压发生器连接，水平喷管的进液口通过导液管与注射器连接，注射器由微量注射泵驱动注射。本发明通过双针头旋转纺丝，可以保证整个沉积幅宽范围内纤维360°无死角覆盖，从而使得收集到的纤维膜不同区域的厚度均匀性显著提高，且设备简单，操作便利。
【IPC分类】D01D5-00, D04H1-728
【公开号】CN104818537
【申请号】CN201510278590
【发明人】刘呈坤, 贺海军, 孙润军, 陈美玉, 来侃
【申请人】西安工程大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月27日