一种大量制备石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种大量制备石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置，主要包括支架、电机、传动装置、旋转轴、反应釜、蠕动泵、粘度传感器、储液槽、纺丝高压设备、微孔喷头、接收板。传动装置通过旋转轴一端连接于反应釜，另一端连接于储液槽，储液槽位于反应釜上部，接收板焊接在旋转轴上，储液槽壁上布满三角锥形微孔喷头，纺丝高压设备的正、负极分别连接于储液槽、接收板上；利用离心力和静电力的共同作用实现石墨烯与聚合物共混物形成纺丝，极大的提高了静电纺丝的效率，有利于实现静电纺丝的批量化生产。
【专利说明】一种大量制备石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于静电纺丝装置领域，具体涉及一种石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置。
【背景技术】
[0002]石墨烯自2004年被英国曼彻斯特大学两位科学家发现，2010年被授予诺贝尔奖以来，一直是科研界研究的焦点；一维石墨烯纤维因为其优异的物理性能和化学性能更是被广泛研究，目前也已经取得了瞩目的成绩。由于一维石墨烯纤维的广泛应用，市场前景十分光明，于是大量制备一维石墨烯纤维并广泛应用成为工业界迫切需求。但由于目前石墨烯只能通过湿法纺丝或干法纺丝单独成纤维，且纤维的强度不高难以实际应用。
【发明内容】
[0003]基于上述的缺点，本实用新型的目的是提供一种大量制备石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置，利用石墨烯与聚合物的共混以提高石墨烯纤维的强度，并通过对反应物的温度和粘度的调节实现对石墨烯纤维纺丝质量的控制。
[0004]本实用新型的技术方案是，一种大量制备石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置，主要包括支架、电机、传动装置、旋转轴、反应釜、蠕动泵、粘度传感器、储液槽、纺丝高压设备、微孔喷头、接收板，其特征在于:传动装置通过旋转轴一端连接于反应釜，另一端连接于储液槽，储液槽位于反应釜上部；反应釜与储液槽间设置粘度传感器；储液槽壁上布满微孔嗔头。
[0005]其中，反应釜内设置搅拌装置、热电偶，反应釜外壁均匀缠绕电热丝，搅拌装置固定连接于旋转轴上，便于随时调节反应爸内溶液的参数。
[0006]其中，微孔喷头为三角锥形，喷头的直径为0.1-1.5mm，喷头直径设计的越小，在有效面积内喷头的数目越多，且更容易形成纳米纤维；微孔喷头的材质为聚酰亚胺、聚砜(PSF)树脂、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯中的任意一种，采用聚合物设计可以有效防堵；微孔喷头与储液槽壁采用镂空螺纹连接。
[0007]其中，接收板位于储液槽与传动装置间，并固定连接于旋转轴承上，旋转轴转动时带动接收板、储液槽同时转动，实现离心力作用下的纺丝，也可避免收集纺丝时样品的沉积。
[0008]其中，纺丝高压设备的正、负极分别连接于储液槽、接收板上，便于溶液在静电场作用下进行纺丝。
[0009]本实用新型的静电纺丝装置利用离心力和静电力共同作用来实现石墨烯与聚合物共混物形成纺丝，极大的提高了静电纺丝的效率，通过储液槽上面的微孔设计增加了更多的喷头，生产纳米纤维的效率显著提高，喷头利用聚合物设计有效防堵，反应釜和储液槽的一体化设计，可以保证纺丝的连续性，有利于实现静电纺丝的批量化生产。【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为一种大量制备石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置的示意图。
【具体实施方式】
[0011]现结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
[0012]如图1所示，一种大量制备石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置，包括支架1，电动机2，传动装置3，旋转轴4，反应釜5，搅拌装置6，热电偶7，电热丝8，蠕动泵9，黏度传感器10，储液槽11，微孔喷头12，接收板13，纺丝高压设备14。
[0013]电动机2安装固定在支架I上，通过传动装置3分别连接反应釜5中的搅拌装置6和反应釜上方的储液槽11。即电机开动，搅拌装置6和储液槽11同时旋转。接收板13焊接在旋转轴上可以随储液槽11同时旋转，可避免收集纺丝时样品沉积在一起。储液槽11壁布满微孔喷头12，并采用镂空螺纹连接固定，喷头是直径为0.1-1.5mm的三角锥形，如图2所示，微孔喷头的材质为聚酰亚胺、聚砜树脂、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚四氟乙烯中的任意一种，聚合物材质喷头可防止微孔堵塞。
[0014]石墨烯与聚合物在反应釜5中进行共混，通过反应釜壁外均匀缠绕的电热丝8进行加热；安装在反应釜内的热电偶7来检测其反应温度，反应后的溶液通过蠕动泵9运往储液槽11，并且溶液经粘度传感器测试其粘度；纺丝高压设备的正负极分别与储液槽11，接收板13相连，当溶液到达储液槽后，打开纺丝高压设备14和电动机2，旋转轴4转动时带动反应釜搅拌装置6、储液槽11、接收板13同时转动，溶液在离心力和静电场的作用下进行纺丝，通过接收板13接收防出的丝。
【权利要求】
1.一种大量制备石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置，主要包括支架、电机、传动装置、旋转轴、反应釜、蠕动泵、粘度传感器、储液槽、纺丝高压设备、微孔喷头、接收板，其特征在于:所述的传动装置通过旋转轴一端连接于反应釜，另一端连接于储液槽，储液槽位于反应釜上部；所述的反应釜与储液槽间设置粘度传感器；所述的储液槽壁上布满微孔喷头。
2.根据权利要求1所述的一种大量制备石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置，其特征在于:所述的反应釜内设置搅拌装置、热电偶，反应釜外壁均匀缠绕电热丝；所述的搅拌装置固定连接于旋转轴上。
3.根据权利要求1所述的一种大量制备石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置，其特征在于:所述的反应釜与粘度传感器间设置蠕动泵。
4.根据权利要求1所述的一种大量制备石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置，其特征在于:所述的微孔喷头为三角锥形，喷头的直径为0.1-1.5mm，微孔喷头的材质为聚酰亚胺、聚砜(PSF)树脂、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯中的任意一种。
5.根据权利要求1或3所述的一种大量制备石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置，其特征在于:所述的微孔喷头与储液槽壁采用镂空螺纹连接。
6.根据权利要求1或3所述的一种大量制备石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置，其特征在于:所述的纺丝高压设备的正、负极分别连接于储液槽、接收板上。
7.根据权利要求1所述的一种大量制备石墨烯与聚合物共混的静电纺丝装置，其特征在于:所述的接收板位于储液槽与传动装置间，并固定连接于旋转轴上。
【文档编号】D01D4/02GK203820941SQ201420213357
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】闵永刚, 童宋照, 杨文斌, 刘屹东, 宋建军 申请人:南京新月材料科技有限公司, 盐城增材科技有限公司