专利中，有关熔融静电纺丝装置与技术专利均为本项目申请单位拥有）
专利名称
专利号
授权状态
一种磁场辅助的聚合物熔体静电纺丝装置
2007101769158
授权
一种高效率的静电纺丝喷头
2008101054018
授权
一种可连续生产的高效熔体静电纺丝装置
2009100773776
授权
一种结合静电纺丝技术的快速成型方法及装置
无堵塞，但溶 液无法连续供 应，无纺布强 度有限
熔体静电纺丝技术研究进展
针头式纺丝装置： 1981Larrondo和Manley首次报道熔体电纺，制备的PP、PE纤维直径接近百
微米级别 直到20年后的2001年才有Reneker and Rangkupan在写的概述里介绍了PP、
PE、PET、PEN在容器里进行熔体静电纺丝。 01-06年相关文献或专利不及30篇，06年后逐渐丰富，研究内容大部分都是
内 锥 面
最小射流间距可达1.1mm
关键技术：热气流辅助
在热喷嘴内部加热气导流柱，热气流有3 种作用：
熔体流道的保温作用
熔体温差减小， 纤维直径均匀性 提高
加速射流细化
无热风1-2μm
保持较高的环境温度
环境温度高 于软化点， 增加电场力 作用时间， 纤维细化。
加热风0.2-0.8μm
关键技术：多电场耦合强力牵伸技术
多电场耦合强力牵伸技术是利用纯物理方法制备纳米纤维有效 解决路径。利用可升降绝缘支架在喷头下方安装一级或多级带 孔电极板及接收端电极板，喷头接地，一级或多级带孔电极板 接较低的高压静电输出端，接收端电极板接较高电势的高压静 电输出端。
关键技术：加热方式的选择及电极倒置
日本《成形加工》学会志在 纺丝研究总览中重点介绍了 本实验室熔体静电纺丝电极 倒置方法的重要意义
基于针或微孔形式电纺装置进行纺丝工艺及机理研究。
报道过的针式熔体电纺装置 德国的ITAAachen生产的多头熔体电纺设
熔体静电纺丝技术研究进展
无针头式纺丝装置：
Naoki SHIMADA等人将聚合物薄板伸到调整过的激光下，沿着薄板的长度方向熔 融聚合物，会在一条线上形成多个泰勒锥。泰勒锥每隔大约4-6mm一个，时有时 无，该方法成本仍然高，产量低，激光安全性需要评估，难以用于批量化生产。
2.
国内外研究现状—Work in progress.
3.
熔体静电纺丝技术难点—Technical difficulties.
4.
熔体微分静电纺丝技术—New solution！
5.
中试线运行效果—Recent results!
6.
学术成果及未来展望—Future prospects!
前途光明，为什么少人问津
200-800nm; ✓无纺布厚度：101000μm可调； ✓工 作 速 度 ： 110m/min。 ✓熔体连续供给； ✓可 进 行 在 线 共 混 聚合物纺丝； ✓可模块化扩展；
MD-ESP中试样机铺网运 行
MD-ESP纺丝效果对比
熔体电纺
MD-ESP中试样机纺丝照片
MD-ESP纤维显微镜照片 MD-ESP纤维电镜图：D=645nm
其他如量子尺寸效应及宏观量子的阳隧道效应等
空气过滤及净化
聚合物纳米纤维应用
高效水处理用膜
动力锂电池隔膜
特殊功能无纺布
敷料、组织支架
催化剂负载材料
静电纺丝与纳米纤维 现有聚合物纳米纤维制备技术对比
熔体静电纺丝和溶液静电纺丝的对比
1
熔体电纺无溶剂，无污染，工艺简单， 可以制备溶液电纺常温下无法制备的PP
汇报内容
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研究背景—Research background.
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国内外研究现状—Work in progress.
3.
熔体静电纺丝技术难点—Technical difficulties.
4.
熔体微分静电纺丝技术—New solution！
5.
中试线运行效果—Recent results!
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学术成果及未来展望—Future prospects!
MD-ESP实验样 机
MD-ESP实验样机
PP的MD-ESP纺丝照片 TPU的MD-ESP纺丝照
关键技术：熔体微分技术
熔体微分分流及熔体微分多射流技术（微积分思想）
解决方案：纺丝模头组件独特结构
改进的注塑机热流 道结构的一级分流
内锥面导流喷嘴的 熔体二级分流
热空气对内锥面熔 体的减薄作用
+ 气流辅助
2009100801225
授权
静电纺丝法连续制备无纺布制品的装置
201010556163.X
授权
一种静电纺丝多股丝喷头
201010556187.5
授权
熔体微分静电纺丝技术—New solution！
5.
中试线运行效果—Recent results!
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学术成果及未来展望—Future prospects!
MD-ESP中试样 机
基本特征：
✓集 成 了 32 个 微 分 喷嘴; ✓幅 宽 0.8m ， 产 量 ： 300- 600g/h； ✓纤 维 平 均 直 径 ：
关键技术：超支化降粘改性
超支化聚合物改性：
不加超支化树脂 PP 5-6μm
加入超支化树脂 PP 1-2μm
汇ckground.
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国内外研究现状—Work in progress.
3.
熔体静电纺丝技术难点—Technical difficulties.
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溶液电纺 熔体电纺
➢聚合物熔体的高介电性； ➢高熔体粘度； ➢高压静电的设置与安全性； ➢批量化中微流量的精确控制有难度
10-6-102S/cm
10-11-10-13S/cm
0.8-4Pa.s
小于20kv；
无加热元件，微 量挤出装置做好 接地及屏蔽
40200Pa.s
40-100kv；
有加热元件，一 般采取间接加热， 高压电易击穿
捷克Czech Republic大学提出狭缝式的纺丝装置，但是该装置并没有结合螺杆式 连续挤出装置，而且狭缝式纺丝装置并没有很好解决熔体在狭缝处的均匀分布, 所得纺丝条数也不足以适合产业化应用。
狭缝式纺丝装置示意图、电场分布分析及试验射流照片
熔体静电纺丝的发展历程
单针激光加热熔融静电纺丝装置
双螺杆熔体静电纺丝装置
狭缝式纺丝装置
无针盘式熔体静电纺丝
CONCLUTION
熔体静电纺丝技术如同溶液静电纺丝技术，逐渐 从针头型或微孔型纺丝装置过渡到无针纺丝装置， 以适应大规模生产的需要，但是将该方法直接用 于熔体，也存在阈值电压奇高、熔体易降解、连 续生产能力差等问题.
汇报内容
1.
研究背景—Research background.
4.
熔体微分静电纺丝技术—New solution！
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中试线运行效果—Recent results!
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学术成果及未来展望—Future prospects!
相关专利列表
（1）形成了系列自主知识产权的熔融静电纺专利技术，共申请专利21项，
其中发明专利14项，授权7项，实用新型7项，授权7项（在已公开国家发明
尺度可控：熔喷法尺度可控性差，纤维直径分布较宽，纤维连续性 差，影响高效过滤精度。
生产效率：熔体静电纺丝代替熔喷法目前要解决的关键问题是进 一步提高其生产效率，需要提高一个数量级。
汇报内容
1.
研究背景—Research background.
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国内外研究现状—Research in progress.
聚合物纳米纤维
表面效应：粒子尺寸越小，表面积越大，由于表面粒子缺少相邻原子的配位，因而表面能 增大极不稳定，易于其他原子结合，显出较强的活性。表面活性可能增加。 小尺寸效应：微粒的尺寸小到与光波的波长、传导电子的德布罗意波长和超导态的相干长
度透射深度近似或更小时，其周期性的边界条件将被破坏，粒子的声、光、电磁、热力学性 质将会改变。
NEW SOLUTION:熔体微分静电纺丝技 术
熔体微分静电纺丝技术原理示意图
利用微型螺杆连续供给喷头的微 流量熔体在微分喷头锥面展薄后， 在电场力作用下，于喷头周向内 锥面均匀分布形成多个泰勒锥， 这一过程称之为静电场下的熔体 微分过程。该内锥面泰勒锥的形 成类似于溶液静电纺丝自由液体 表面泰勒锥的产生,和本过程相 关的配套技术称为熔体微分静电 纺丝技术（MD-ESP）。
年）
溶液静电纺丝与熔体静电纺丝相比，学 术论文发表数量前者为后者近百倍!
溶液静电纺丝技术研究进展
多喷针技术
纺丝效率低 喷头易堵塞 维护困难
无喷针技术
Participators ：
Participators ：
DuPont’s facility in South Korea；
捷克Elmarco（已销售100台，销售额近10亿）
汇报内容
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研究背景—Research background.
2.
国内外研究现状—Work in progress.
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熔体静电纺丝技术难点—Technical difficulties.
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熔体微分静电纺丝技术—New solution！
5.
中试线运行效果—Recent results!
6.
学术成果及未来展望—Future prospects!
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熔体静电纺丝技术难点—Technical difficulties.
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熔体微分静电纺丝技术—New solution！
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中试线运行效果—Recent results!