溶液纺丝机通过将聚合物溶解于溶剂形成纺丝液,经喷丝、拉伸、凝固与干燥等步骤,制备出连续纤维或纳米纤维膜。其工艺广泛应用于PAN碳纤维原丝、醋酸纤维、壳聚糖纤维及静电纺丝等领域。
溶液纺丝机的精密操控能力源于多个核心部件的协同运作,将液态聚合物精准转化为固态纤维。

1、纺丝液供给系统
由储液罐、过滤器与计量泵构成。储液罐用于存放脱泡后的纺丝液,避免气泡导致断丝。精密计量泵(如注射泵、齿轮泵或螺杆泵)以恒定流速将纺丝液输送至喷丝头,流量可调(μL/min至mL/min级),确保出丝均匀稳定。过滤器(5-20μm)去除杂质,防止喷丝孔堵塞。
2、喷丝组件
喷丝头(喷丝板):关键部件,材质为不锈钢或钛合金,表面精密加工出微米级孔(直径0.05-0.3mm)。孔型、孔数与排列方式决定纤维粗细与束状结构。
分配板:确保纺丝液均匀分布至各喷丝孔,避免流量差异。
密封结构:高压下防止泄漏。
3、凝固浴系统
用于湿法纺丝,使纺丝液细流在凝固浴中脱溶剂并相分离,形成初生纤维。
凝固浴槽:盛放凝固剂(如水、醇水溶液),温度可控(0-50℃);
导丝辊:引导纤维通过浴槽,控制停留时间与牵伸比;
多级浴槽:实现梯度凝固,提升纤维质量。
4、牵伸与热处理系统
牵伸辊组:多对主动辊,以不同线速对初生纤维进行多级牵伸,提升分子取向与力学性能。速度可精确调控。
热定型装置:加热烘箱或蒸汽箱,消除内应力,稳定纤维结构,改善尺寸稳定性。
5、卷绕装置
传动系统:伺服电机驱动,线速度可调;
往复导丝器:使纤维均匀排布在筒管上,形成密实卷装;
张力控制器:实时监测并调节纤维张力,防止断丝或松弛。
6、静电纺丝专用部件(若适用)
高压电源:提供10-30kV直流电压,在喷丝头与接收装置间建立强电场;
接收装置:金属滚筒、平板或网带,用于收集纳米纤维膜。可旋转或往复运动,调控纤维取向。