专利名称：静电纺丝装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于静电纺丝领域，特别是涉及一种温度可控的气泡静电纺丝装置。
背景技术：
静电纺丝技术是目前制备超细纤维和纳米纤维最直接也是最基本的方法之一，由静电纺丝技术制备的纳米纤维具有超高的比表面积、极大长径比、高表面活性、优越的机械性能(高强高韧)等特点，在纺织工程、环境工程、生物科技、医疗与卫生健康、能源贮存、军事与反恐安全等不同领域都具有十分广阔的应用前景。随着静电纺丝技术研究的不断深入，目前己经有几十种聚合物成功通过静电纺丝技术制备超细纤维，制备的超细纤维直径一般在几十纳米至一微米之间，纺丝条件适当时纤维直径可达I纳米。静电纺丝法制备超细纤维的基本原理可以简单概括为，聚合物溶液或熔体在高压静电场中电场力的作用下，从毛细管或者气泡的末端形成射流飞向接收装置，射流在到达接收装置的过程中产生高度拉伸，纤维变细，同时溶液中的溶剂蒸发或是熔体固化，最后纤维沉积在接收装置上。相对于传统的静电纺丝技术，气泡静电纺丝技术的优势更大，具有可以提高纳米纤维的纺丝效率及其产量等优点。气泡静电纺丝技术是一项重要的制备纳米纤维技术，有很多学者对其工艺参数及喷丝体系等进行了研究,如中国专利ZL200420020596. 3、ZL200410025622. 6等；美国专利US6616435、US6753454等。研究表明，除了尖端电位、流体粘度、电导率、接收距离和表面张力等因素，环境因素包括温度、相对湿度对气泡静电纺丝得到的纤维尺度也有一定影响，但现有设备极少涉及对环境温度的控制与调节，大部分的气泡静电纺丝装置都没有温度调节与控制装置，一般只能选择室温，生产可控制性教差，易造成产品质量差异性大，生产效率降低等。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提出了一种气泡静电纺丝装置，该气泡静电纺丝装置能够在静电纺丝过程中，通过外加的温度控制装置，对气泡温度进行控制，从而降低环境因素对气泡静电纺丝过程的影响，提高生产可控性，有利于实现纳米纤维的大规模工业化生产。根据本实用新型的目的提出的一种气泡静电纺丝装置，包括贮液池、高压静电发生器、气泵、喷气管、导气管、金属电极、接收极板、接地电极和恒温装置，所述贮液池为装有溶液或熔体的容器，所述贮液池和所述接收极板设置于该恒温室装置内部。优选的，所述恒温装置为温度可调式恒温箱。优选的，所述恒温装置为恒温室。优选的，所述高压静电发生器、气泵、导气管以及接地电极设置于所述恒温室内部。优选的，所述恒温装置包括温度设定装置、温度检测装置以及调温装置。优选的，所述调温装置包括制热装置和制冷装置。[0011]优选的，所述喷气管设置于所述贮液池的溶液或熔体之中，该喷气管的管口低于所述贮液池的溶液或熔体液面。优选的，所述导气管连接所述气泵和所述喷气管。优选的，所述金属电极设置于所述喷气管中，并与所述高压静电发生器电性连接。优选的，所述接收极板电性连接于所述接地电极上，并与所述贮液池的溶液或熔体之间形成电场。上述的气泡静电纺丝装置，通过将静电拉丝用的贮液池以及接收电极设置在一恒温装置中，从而使溶液或熔体的温度具有人为的可控性，从而降低环境因素对气泡静电纺丝过程的影响，提高了产品的质量稳定性和生产效率。
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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I为本实用新型静电纺丝装置第一实施方式的结构示意图；图2为本实用新型静电纺丝装置第二实施方式的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术中所述的，现有的气泡静电纺丝装置，在静电纺丝过程中，缺乏对温度的有效控制，完全依赖于环境温度。然而环境温度会给静电纺丝过程带来不可控的不确定因素，使产品质量的差异性较大，对大规模生产造成不良影响。因此，本实用新型提出了一种可以控制环境温度的气泡静电纺丝装置。该气泡静电纺丝装置通过将贮液池和接收极板设置在一个恒温装置中，使静电纺丝过程中的环境温度被恒温装置固定在一个恒定温度上，从而避免了由环境温度变化引起的产品品质的波动，提升工作效率。具体地，该恒温装置可以是一种恒温箱或者恒温室。当该恒温装置为恒温箱时，通常在静电纺丝装置为小规模生产的情况下使用，比如静电纺丝装置的接收极板只是一块小的平面板，所接收到的纳米纤维量不多。此时，只需将静电纺丝装置的贮液池以及接收极板设置于该恒温箱内即可。而当静电纺丝装置体积较大时，尤其是其接收极板为大平面极板或者滚筒极板时，则需要将该静电纺丝放置的所有组成部分都放入一个恒温室内，通过该恒温室对内部温度的控制作用，来固定静电纺丝过程中的环境温度。下面，将通过具体实施方式
对本实用新型的气泡静电纺丝装置进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。第一实施方式请参见图1，图I是本实用新型第一实施方式下的气泡静电纺丝装置的结构示意图。如图所示，该气泡静电纺丝装置包括贮液池I、恒温装置2、高压静电发生器3、气泵4、喷气管5、导气管6、金属电极7、接收极板8、接地电极9。所述贮液池I为内空容器，其容器壁最好是热的良导体，里面设有用以作为纳米纤维源的溶液或熔体。所述喷气管5设置于该贮液池I中，并通过导气管6与气泵4相连，所述气泵4用以提供正压气体，该正压气体从喷气管5中喷出，在溶液或熔体中形成气泡，气泵4具体可以为高压气瓶、气筒、手动挤压气嘴等。喷气管5的喷嘴应低于贮液池I中溶液或熔体液面。所述金属电极7设置于喷气管5中，该金属电极7与高压静电发生器3电性连接，贮液池I中的溶液或熔体通过金属电极7与高压静电发生器3相连，贮液池上方设有连接接地电极9的接收极板8，该接收极板8与贮液池I中的溶液或熔体之间形成电场。在本实施方式中，所述恒温装置2为一种恒温箱，贮液池I和接收极板8设置于该恒温箱内。该恒温箱可以是一种一面设有观察窗口、并能对箱体内部温度进行设定的装置。进一步地，该恒温箱包括温度设定装置、温度检测装置以及调温装置(图中未示出)。其中温度设定装置比如是一种输入键盘或调解旋钮，将该温度设定装置安装在恒温箱的箱体外表面，人员可以通过该温度设定装置进行设定温度的输入，比如需要将箱内温度恒定在60度，则通过输入键盘输入60度或者将调解旋钮指示在60度上即可。该温度检测装置设置在恒温箱的箱体内部,用以检测箱体内部的温度情况,对恒温箱的内部温度进行实时监控。该调温装置进一步包括制冷装置和制热装置，对箱体内部可以分别进行冷气和热气的输入。开始工作时，当恒温箱接收到人员的输入温度后，启动温度检测装置对箱内温度进行检测，并判断与人员输入的目标温度是否一致，如果不一致，则启动制冷装置或制热装置，对箱内温度进行调控，直至温度检测装置检测到箱内温度与目标温度一致为止。本实用新型的静电纺丝装置工作时，首先在贮液池I中加入溶液或熔体，调节恒温装置2内的温度，直至该恒温装置2内的温度稳定在所需值上；打开气泵4，被加热的溶液或熔体表面可出现有规律的液泡；然后打开高压静电发生器3，溶液或熔体内部自由电荷在高压静电作用下被极化，特别是气泡顶端，在适当条件下，由于静电力的作用，气泡顶端就会产生喷射细流射向与接地电极9相连的接收极板8，即可得到大量的纳米纤维。第二实施方式请参见图2，图2是本实用新型第二实施方式下的气泡静电纺丝装置的结构示意图。如图所示，该气泡静电纺丝装置包括贮液池I、恒温装置2’、高压静电发生器3、气泵4、喷气管5、导气管6、金属电极7、接收极板8、接地电极9。贮液池I中设有喷气管5，喷气管5通过导气管6与气泵4相连，喷气管5的喷嘴应低于贮液池I中溶液或熔体液面。金属电极7设于喷气管5中，贮液池I通过金属电极7与高压静电发生器3相连，贮液池上方设有连接接地电极9的接收极板8。在本实施方式中，恒温装置2’为恒温室，该恒温室比如是一间内部具有调温装置的超净厂房。该静电纺丝装置除了贮液池I和接收极板8之外，高压静电发生器3、气泵4、导气管6以及接地电极9都设置于该恒温室内部。此时，静电纺丝装置可以是一种具备大规模静电纺丝能力的装置，其接收极板8可以是相对较大的平板或者滚筒。与实施方式一相同，该恒温室也可以包括温度设定装置、温度检测装置以及调温装置(图中未示出)。其中温度设定装置比如是一种输入键盘或调解旋钮，将该温度设定装置安装在恒温室的室内，人员可以通过该温度设定装置进行设定温度的输入，比如需要将室内温度恒定在60度，则通过输入键盘输入60度或者将调解旋钮指示在60度上即可。该温度检测装置设置在恒温室的室内，用以检测室内的温度情况，对恒温室的内部温度进行实时监控。该调温装置进一步包括制冷装置和制热装置，对室内空间可以分别进行冷气和热气的输入。开始工作时，当恒温室接收到人员的输入温度后，启动温度检测装置对室内温度进行检测，并判断与人员输入的目标温度是否一致，如果不一致，则启动制冷装置或制热装置，对室内温度进行调控，直至温度检测装置检测到室内温度与目标温度一致为止。本实用新型的静电纺丝装置工作时，首先在贮液池I中加入溶液或熔体，调节恒温装置2’内的温度，直至该恒温装置2’内的温度稳定在所需值上；打开气泵4，被加热的溶液或熔体表面可出现有规律的液泡；然后打开高压静电发生器3，溶液或熔体内部自由电荷在高压静电作用下被极化，特别是气泡顶端，在适当条件下，由于静电力的作用，气泡顶端就会产生喷射细流射向与接地电极9相连的接收极板8，即可得到大量的纳米纤维。综上所述，本实用新型提出了一种气泡静电纺丝装置，该气泡静电纺丝装置通过将贮液池和接收极板设置在一个恒温装置中，使静电纺丝过程中的环境温度被恒温装置固定在一个恒定温度上，从而避免了由环境温度变化引起的产品品质的波动，提升工作效率。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种静电纺丝装置，包括贮液池、高压静电发生器、气泵、喷气管、导气管、金属电极、接收极板、接地电极，所述贮液池为装有溶液或熔体的容器，其特征在于所述气泡静电装置还包括内部温度恒定的恒温装置，所述贮液池和所述接收极板设置于该恒温室装置内部。
2.如权利要求I所述的静电纺丝装置，其特征在于所述恒温装置为温度可调式恒温箱。
3.如权利要求I所述的静电纺丝装置，其特征在于所述恒温装置为恒温室。
4.如权利要求3所述的静电纺丝装置，其特征在于所述高压静电发生器、气泵、导气管以及接地电极设置于所述恒温室内部。
5.如权利要求I所述的静电纺丝装置，其特征在于所述恒温装置包括温度设定装置、温度检测装置以及调温装置。
6.如权利要求5所述的静电纺丝装置，其特征在于所述调温装置包括制热装置和制冷装置。
7.如权利要求I所述的静电纺丝装置，其特征在于所述喷气管设置于所述贮液池的溶液或熔体之中，该喷气管的管口低于所述忙液池的溶液或熔体液面。
8.如权利要求I所述的静电纺丝装置，其特征在于所述导气管连接所述气泵和所述喷气管。
9.如权利要求I所述的静电纺丝装置，其特征在于所述金属电极设置于所述喷气管中，并与所述高压静电发生器电性连接。
10.如权利要求I所述的静电纺丝装置，其特征在于所述接收极板电性连接于所述接地电极上，并与所述贮液池的溶液或熔体之间形成电场。
专利摘要一种可以控制环境温度的气泡静电纺丝装置。该气泡静电纺丝装置通过将贮液池和接收极板设置在一个恒温装置中，使静电纺丝过程中的环境温度被恒温装置固定在一个恒定温度上，从而避免了由环境温度变化引起的产品品质的波动，提升工作效率。
文档编号D01D5/00GK202809022SQ20122026640
公开日2013年3月20日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者何吉欢, 孔海燕, 周丽霞 申请人:苏州大学