一种制备蓬松纳米纤维的电纺装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电纺收集装置，特别是涉及基于静电纺丝的一种制备蓬松纳米纤维的电纺装置。
【背景技术】
[0002]电纺纳米纤维膜由于其超高的比表面积、良好的透气性、高孔隙率等优越性能，在过滤净化、组织工程和隔膜等领域有着巨大的市场潜力。然而纳米纤维在电纺沉积过程中的快速鞭动以及强电场的作用，传统所收集得到膜的纤维排列较为紧密，也限制了一些应用性能的提高。如将纳米纤维膜作为高精度空气滤材时，由于粉尘经过纳米纤维滤材的有效路径短，过滤效率相对较低，而且滤材容尘量少，降低了高精度滤材的使用寿命。因此如何制备具有微观蓬松结构的纤维膜成为关键。中国专利CN102206883A公开了一种蓬松状超细纤维的制备方法，利用多柱状接收器或长方体去盖接收器，经过高温烧结得到蓬松度为10—4?10—ig/cm的碳纳米纤维，但其仅仅局限于制造碳纳米纤维。Yousef zadeh ,M.等(Yousefzadeh,M.,et al.,A Note on the 3D Structural Design of ElectrospunNanofibers.Journal of Engineered Fibers and Fabrics，2012.7(2): 17—22.)报道了 ——种向PAN溶液中加入碳纳米管增加溶液导电性来电纺得到蓬松纳米纤维的方法。由于导电性较强，使纤维之间相互排斥，从而得到蓬松的纤维。因此急需提出一种制备可广泛应用于滤材等的蓬松结构纤维膜的电纺方法。
【发明内容】
[0003]为解决目前电纺过程中纤维下降较快、纤维排列紧密而难以得到蓬松纤维等问题，本发明提供在收集端利用阵列气嘴产生微气流降低纤维沉积速度，使纤维沉积成空间立体结构，从而得到蓬松状的纤维，普适性广，适用于收集各种聚合物电纺的到的纤维，可移植度高，可与绝大多数电纺纳米纤维发生装置匹配使用的一种制备蓬松纳米纤维的电纺
目.ο
[0004]本发明设有静电纺丝发生装置、收集装置、喷气装置、控制器、高压气体发生装置和气压阀；
[0005]所述静电纺丝发生装置设有高压电源和纺丝喷头，高压电源正极与纺丝喷头的正极相连，高压电源负极接地;所述收集装置位于纺丝喷头正下方，收集装置设有收集布、收卷轴、放卷轴和金属网，收集布两端分别卷绕在收卷轴和放卷轴上，金属网位于收集布下方并接地;所述喷气装置位于靠近金属网的正下方，喷气装置设有喷气板，喷气板上设有喷气嘴阵列，喷气嘴阵列中的每个喷气嘴下方设有电磁流量阀，各喷气嘴通过气流管道汇总;所述控制器连接电磁流量阀的控制接口，以控制喷气气流的大小;所述高压气体发生装置通过导气管连接喷气装置汇总的气流管道;所述气压阀位于高压气体发生装置的导气管与喷气装置汇总的气流管道之间，用于控制总的气压大小。
[0006]所述静电纺丝发生装置可以是但不局限于单喷头，也可以是多喷头以及无喷头电纺方式。
[0007]所述喷气板最好采用绝缘材料，但不局限于绝缘材料。所述喷气嘴形状可以为锥形柱形或针形，喷气嘴上的喷气孔大小可为0.01?5mm，相邻喷气嘴的间距可为0.1?50mm，喷气嘴与金属网的距离小于50cm，最好小于10cm，喷气嘴也可以伸出金属网表面，最佳不超过10cm，或喷气嘴直接在喷气板钻孔形成喷气口。
[0008]所述控制器对电磁流量器的控制可以使用PLC控制器或单片机，也可以通过计算机等其他方式来实现气流的间歇性喷射。
[0009]所述高压气体发生装置可以使用气栗、鼓风机等空气压缩转换器，也可以使用液氮或液态空气等无毒压缩气体，产生相对压强为O?50bar。
[0010]所述收集布需要透气性良好，以便喷嘴的气流通过。
[0011]所述金属网与纺丝喷头间的距离可为I?100cm。
[0012]本发明解决了目前电纺过程中纤维下降较快、纤维排列紧密而难以得到蓬松纤维等问题，提供在收集端利用阵列气嘴产生微气流降低纤维沉积速度，使纤维沉积成空间立体结构，从而得到蓬松状的纤维，普适性广，适用于收集各种聚合物电纺的到的纤维，可移植度高，可与绝大多数电纺纳米纤维发生装置匹配使用。
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例的结构组成示意图。
[0014]图2为本发明实施例的喷气装置截面示意图。
[0015]图3为本发明实施例的喷气板不意图之一。
[0016]图4为本发明实施例的喷气板示意图之二。
【具体实施方式】
[0017]为了进一步说明本发明所采取的技术手段，以下结合较佳的实施例，对本发明中所提出的收集蓬松纳米纤维的装置及其方法过程进行了详细说明。
[0018]参见图1?4，本发明实施例设有静电纺丝发生装置、收集装置、喷气装置、控制器
2、高压气栗9、气压阀5。
[0019]所述静电纺丝发生装置设有高压电源1、纺丝喷头12，高压电源I正极与纺丝喷头12的正极相连，负极接地。所述收集装置位于纺丝喷头12正下方，设有收卷轴10、放卷轴3、PET熔喷无纺布6和金属网7，PET熔喷无纺布6两端分别卷绕在收卷轴10和放卷轴3上，可以随着收卷轴10的转动实现自动收集，金属网7位于无纺收集布下方并接地。所述喷气装置位于靠近金属网7的正下方，包括喷气板4、喷气嘴13、电磁流量阀15、气流管道14;喷气板4上设有喷气嘴阵列，每个喷气嘴13下方设有电磁流量阀15，各喷气嘴13通过气流管道14汇总。所述控制器2通过导电线路连接电磁流量阀15，以控制喷气气流的大小。所述高压气栗9通过导气管8连接喷气装置汇总的气流管道14。所述气压阀5位于高压气栗9的导气管8和喷气装置汇总的气流管道14之间，用于控制总的气压大小。
[0020]图3和4给出了两种不同的喷气板示意图。
[0021]以下给出本发明的具体实施过程:将用分子量为30万的PEO粉末与质量比为3:1的水与酒精的混合，使用磁力搅拌器在40°C下搅拌24h，配置成质量分数为14%的溶液。将溶液吸入纺丝喷头12中，在推动力的作用下被挤出针尖。纺丝喷头12的针尖接高压电源I的正极，与接高压电源I负极相连并接地的金属网7相距12cm，调整高压电源I电压到13kV，使针尖的溶液在电场力的作用下被拉升为纤维11，沉积到熔喷无纺布6上。开启高压气栗9，调整气压阀5，使输出气压在2bar左右。在控制器2预先设定程序输出指令，控制阵列电磁流量阀15的开关以及输出流量大小，使喷气嘴阵列喷出间歇性的气流，扰动纤维11在熔喷无纺布6上的沉积形成蓬松的纤维。
【主权项】
1.一种制备蓬松纳米纤维的电纺装置，其特征在于设有静电纺丝发生装置、收集装置、喷气装置、控制器、高压气体发生装置和气压阀； 所述静电纺丝发生装置设有高压电源和纺丝喷头，高压电源正极与纺丝喷头的正极相连，高压电源负极接地;所述收集装置位于纺丝喷头正下方，收集装置设有收集布、收卷轴、放卷轴和金属网，收集布两端分别卷绕在收卷轴和放卷轴上，金属网位于收集布下方并接地;所述喷气装置位于靠近金属网的正下方，喷气装置设有喷气板，喷气板上设有喷气嘴阵列，喷气嘴阵列中的每个喷气嘴下方设有电磁流量阀，各喷气嘴通过气流管道汇总;所述控制器连接电磁流量阀的控制接口，以控制喷气气流的大小;所述高压气体发生装置通过导气管连接喷气装置汇总的气流管道;所述气压阀位于高压气体发生装置的导气管与喷气装置汇总的气流管道之间，用于控制总的气压大小。2.如权利要求1所述一种制备蓬松纳米纤维的电纺装置，其特征在于所述静电纺丝发生装置设有单喷头或多喷头。3.如权利要求1所述一种制备蓬松纳米纤维的电纺装置，其特征在于所述喷气板采用绝缘材料。4.如权利要求1所述一种制备蓬松纳米纤维的电纺装置，其特征在于所述喷气嘴形状为锥形柱形或针形。5.如权利要求1所述一种制备蓬松纳米纤维的电纺装置，其特征在于所述喷气嘴上的喷气孔大小为0.0l?5mm，相邻喷气嘴的间距为0.1?50mm，喷气嘴与金属网的距离小于50cmo6.如权利要求1所述一种制备蓬松纳米纤维的电纺装置，其特征在于所述喷气嘴伸出金属网表面，或喷气嘴直接在喷气板钻孔形成喷气口。7.如权利要求1所述一种制备蓬松纳米纤维的电纺装置，其特征在于所述控制器对电磁流量器的控制使用PLC控制器或单片机。8.如权利要求1所述一种制备蓬松纳米纤维的电纺装置，其特征在于所述高压气体发生装置使用气栗、鼓风机。9.如权利要求1所述一种制备蓬松纳米纤维的电纺装置，其特征在于所述高压气体发生装置使用液氮或液态空气，相对压强为O?50bar。10.如权利要求1所述一种制备蓬松纳米纤维的电纺装置，其特征在于所述金属网与纺丝喷头间的距离为I?10cm0
【专利摘要】一种制备蓬松纳米纤维的电纺装置，涉及电纺收集装置。设有静电纺丝发生装置、收集装置、喷气装置、控制器、高压气体发生装置和气压阀；静电纺丝发生装置设有高压电源和纺丝喷头，高压电源正极与纺丝喷头的正极相连；收集装置位于纺丝喷头正下方，收集装置设有收集布、收卷轴、放卷轴和金属网，收集布两端分别卷绕在收卷轴和放卷轴上，金属网位于收集布下方并接地；喷气装置位于靠近金属网的正下方，喷气装置设有喷气板，喷气板上设有喷气嘴阵列，每个喷气嘴下方设有电磁流量阀，各喷气嘴通过气流管道汇总；控制器连接电磁流量阀；气体发生装置连接喷气装置汇总的气流管道；气压阀位于高压气体发生装置的导气管与喷气装置汇总的气流管道之间。
【IPC分类】D01D5/00
【公开号】CN105586644
【申请号】CN201510916808
【发明人】吴德志, 肖志明, 邓磊, 孙瑜, 王凌云, 郑高峰, 孙道恒, 林立伟
【申请人】厦门大学, 厦门大学深圳研究院
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月10日