静电纺丝装置的制作方法

文档序号:11230375
静电纺丝装置的制造方法

本发明涉及纺丝技术领域,特别是涉及一种静电纺丝装置。



背景技术:

静电纺丝技术是目前制备纳米纤维最重要的基本方法。这一技术是利用施加在流体上的电荷产生的拉伸力,并一直延伸到具有电压梯度的收集器,只要电压足够大,聚合物液滴中就会出现聚合物喷丝,溶液内聚合物链的缠结会防止静电纺喷丝断裂。

静电纺丝技术具有操作简便、适用范围广、生产效率相对较高的优点,制出的纳米纤维由于其超小的直径,使得其不仅具有比表面积高、机械稳定性好、纤维连续性好等优点,还具有优异的力学、光学、电学、热学性能,可广泛应用于过滤、分离、吸声、能源、组织工程、生物医学,传感器等领域。

针纺成为静电纺丝的佼佼者,由于其可控性好,操作简单,纺出的纤维均匀性较好,但针纺产量低,需要的电压较高,针头易堵塞和难清洗是该项技术从实验室走向产业化生产及应用的最大的技术障碍。

因此,针对上述技术问题,有必要提供一种静电纺丝装置。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种用于聚合物纳米纤维的静电纺丝装置,可实现静电纺丝的工业化生产、低电压纺丝,装置可控性好,针头不易堵塞且易于清洗。

为了实现上述目的,本发明实施例提供的技术方案如下:

一种静电纺丝装置,所述静电纺丝装置包括:

储液器,用于存储聚合物溶液;

针盘,固定安装于储液器下方且与储液器相连通,所述针盘包括固定设有若干引流管、漏液口及金属针尖,所述储液器中的聚合物溶液流至针盘中,并以此经过引流管、漏液口,最终覆盖于金属针尖上;

接收装置,位于针盘下方,用于接收金属针尖上的聚合物溶液并形成聚合物纳米纤维;

高压电源,连接于针盘和接收装置之间,用于在针盘和接收装置之间形成电场,使金属针头处的聚合物溶液在高压的作用下形成连续射流;

支撑调节装置,固定储液器和针盘,同时可以调节纺丝接收距离优化成纤质量,并可横向移动改变纺丝宽度。作为本发明的进一步改进,所述高压电源的电压为5KV-20KV。作为本发明的进一步改进,所述储液器上设有一个或多个注液口,聚合物溶液通过注液口进入储液器的密闭空间内。

作为本发明的进一步改进,所述引流管固定安装于针盘下方,所述漏液口固定安装于引流管的端部,所述金属针尖固定安装于漏液口的尖部。

作为本发明的进一步改进,所述针盘下方固定安装有一个或多个对应安装的引流管、漏液口及金属针尖。

作为本发明的进一步改进,所述接收装置为平板状的金属铜板。

作为本发明的进一步改进,所述支撑调节装置包括支撑杆、安装于支撑杆上的横向移动杆、以及安装于横向移动杆上且于储液器固定安装的连接杆,所述横向移动杆在支撑杆上的竖直距离可调,连接杆在横向移动杆上的水平距离可调。

本发明的有益效果是:

本发明静电纺丝装置结构简单、操作方便、控制简单、工艺流程短,能够实现聚合物纳米纤维的工业化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一具体实施方式中静电纺丝装置的结构示意图;

图2为本发明一具体实施方式中针盘的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种静电纺丝装置,该静电纺丝装置包括:

储液器,用于存储聚合物溶液;

针盘,固定安装于储液器下方且与储液器相连通,所述针盘包括固定设有若干引流管、漏液口及金属针尖,所述储液器中的聚合物溶液流至针盘中,并以此经过引流管、漏液口,最终覆盖于金属针尖上;

接收装置,位于针盘下方,用于接收金属针尖上的聚合物溶液并形成聚合物纳米纤维;

高压电源,连接于针盘和接收装置之间,用于在针盘和接收装置之间形成电场,使金属针头处的聚合物溶液在高压的作用下形成连续射流;

支撑调节装置,固定储液器和针盘,同时可以调节纺丝接收距离优化成纤质量,并可横向移动改变纺丝宽度。

参图1、图2所示,本发明的一具体实施方式中,静电纺丝装置包括:

储液器2,用于存储聚合物溶液;

针盘3,固定安装于储液器2下方且与储液器2相连通,针盘3包括固定设有若干引流管31、漏液口32及金属针尖33,储液器2中的聚合物溶液流至针盘3中,并以此经过引流管31、漏液口32,最终覆盖于金属针尖33上;

接收装置4,位于针盘3下方,用于接收金属针尖33上的聚合物溶液并形成聚合物纳米纤维;

高压电源1,连接于针盘3和接收装置4之间,用于在针盘3和接收装置4之间形成电场,使金属针头33处的聚合物溶液在高压的作用下形成连续射流。优选地,高压电源的电压为5KV-20KV;

支撑调节装置5,用于固定储液器2和针盘3,同时可以调节纺丝接收距离优化成纤质量,并可横向移动增大或减小纺丝宽度。

本实施方式中的引流管能够引导聚合物的流向,促进纺丝进程。漏液口能使集合物溶液流出,顺利覆盖在金属针尖上,也在一定程度上防止聚合物的堵塞。

本实施方式中的纺丝电压为5KV-20KV,低电压纺丝是相较于其它可大批量生产的设备的比较,普通的电压一般需要30KV-100KV,电压过高不仅危险,而且高电压不容易稳定,影响成纤质量。

进一步地,储液器2上设有一个或多个注液口21,聚合物溶液通过注液口21进入储液器2的密闭空间内。

本实施方式中,针盘3下方固定安装有多个对应安装的引流管31、漏液口32及金属针尖33,引流管31固定安装于针盘3下方,漏液口32固定安装于引流管31的端部,金属针尖33固定安装于漏液口32的尖部。

本实施方式中的接收装置4为平板状的金属铜板,通过金属铜板实现聚合物纳米纤维的收集,在其他实施方式中也可以通过其他接收装置,如滚筒等进行聚合物的收集。

具体地,支撑调节装置5包括支撑杆51、安装于支撑杆51上的横向移动杆52、以及安装于横向移动杆52上且与储液器2固定安装的连接杆53,支撑杆竖直安装,横向移动杆52水平安装于支撑杆51上,横向移动杆52在支撑杆51上的竖直距离可调,连接杆53在横向移动杆52上的水平距离可调。

纺丝过程中,聚合物溶液通过注液口21进入到储液器2中,通过针盘3进入引流管31中,聚合物溶液通过漏液口32流到金属针尖33上。高压电源1连接在针盘3上和接收装置4上,打开高压电源1的开关,在针盘3和接收装置4之间形成了一个电场,使金属针头33处的聚合物溶液在高压的作用下形成连续射流,射流经拉伸,溶剂挥发,最后收集到大量的聚合物纳米纤维。

另外,在纺丝过程中通过支撑杆来调节纺丝距离,适用于不同聚合物溶液的纺丝;通过横向移动杆可以改变横向纺丝区域,从而改变聚合物纳米纤维膜的宽度。

把聚合物溶液放在储液器里,使得溶剂不易挥发,溶液更加稳定。使用引流管,在引流管的下方有一个小的漏液口,漏液口的左侧有一个实心的针头,使得聚合物溶液易于覆盖在金属针尖的表面,利于纺丝过程。

本发明具有以下优点:

1、在针盘上增加金属针头,金属针头处变得非常尖锐,针尖处曲率很大,面电荷密度变的很大,从而使针尖处的电场强度变大,使得在很低的电压可以纺丝。最高纺丝电压20KV,并且可以得到光滑的更细更均匀的纳米纤维。

2、一个针头发展到多个金属针头,使得纺丝液射流数量增加,提高纺丝效率。

3、由于重力的作用,聚合物溶液均匀的覆盖在金属针尖的表面,薄薄的一层液体覆盖在针尖,针头相当于泰勒锥,没有传统单针头纺丝泰勒锥内部液体涡流的干扰。

4、相较于普通多针头静电纺,本发明采用的金属针头不易堵塞易清理。储液器和针盘可以拆卸,易于清洗。

5、相较于气泡纺丝装置,气泡纺丝装置气泡本身不可控,气泡破裂过程不可控,纺丝过程不可控,本静电纺丝装置可控性好。

由以上技术方案可以看出,本发明静电纺丝装置结构简单、操作方便、控制简单、工艺流程短,能够实现聚合物纳米纤维的工业化生产。

对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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