一种多电场耦合强力牵伸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多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，属于静电纺丝领域，主要包括纺丝喷头、电极板一、电极板二、高压静电发生器一、高压静电发生器二、纤维接收板、接地电极；纺丝喷头与接地电极相连，电极板安装于纺丝喷头的下方，电极板与静电发生器相连，纤维接收板可位于电极板二的上方或下方；该装置通过采用中间带孔的电极板，并在纺丝喷头下设置多道电极板，以产生多级电场，以实现对纤维的多电场耦合强力牵伸，使纺出的纤维更细，通过调节电极板的距离及所加电压的大小，还可对纤维的直径做一定的调控。该装置简单易行，适合实验室研究及产业化应用。
【专利说明】—种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，属于静电纺丝领域。【背景技术】
[0002]静电纺丝的原理，就是通过在喷头与接收装置间施加高的电压，使两者间形成电场，被极化的熔体或溶液在电场力作用下克服表面张力，形成射流，喷射到接收板上，形成超细的纤维。
[0003]近年来，纳米技术的研究发展，使可以制备纳米纤维材料的静电纺丝技术也受到更多的关注，而纷纷对其进行开发研究，静电纺丝技术已经成为制备纳米纤维最有效、最重要的方法。但是目前的静电纺丝中，几乎都是采用单级的大平板电极做为接收电极，其只有一级电场，对纺出的丝的牵伸作用有限，所纺出的丝所能达到的细度有限。
[0004]四j I丨大学的姚永毅等人在文献“静电纺丝法和气流-静电纺丝法制备聚砜纳米纤维”中提到了一种气流-静电纺丝机，通过在普通的单喷针喷头外包裹一个气路系统，以静电力和气流与聚合物射流间的摩擦力的合力对射流进行拉伸，使纺出的纤维细化。该方法使用气流辅助静电纺丝，可使纺出的纤维细化，但该喷头结构复杂，不利于产业化应用，且还需额外增加一套供气装置，成本增加且能耗大。
[0005]北京化工大学的夏令涛等人在文献“超支化聚合物在熔体静电纺丝中的应用”中提到应用超支化聚合物对聚丙烯进行改性，以降低聚丙烯熔体的粘度，使纺出的纤维更细。
[0006]到目前为止，还没有一种简单的纯物理方法来实现静电纺丝纤维的细化。
[0007]Deitzel等人为了解决射流的不稳定性，在喷丝头与收集器间设置多个带电环来约束纤维的鞭动，以控制纤维的沉积路径，但是他没有研究利用多电场来对纤维进行细化。
实用新型内容
[0008]本实用新型提出一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，通过在纺丝喷头下设置多级中间带孔的电极来实现，从而在纺丝喷头下形成多级电场，在纤维下落过程中，实现对纤维的多次牵伸，使纺出的纤维更细。该装置及方法简单易行，适合实验室研究及产业化应用。
[0009]本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，它主要包括纺丝喷头、电极板一、电极板二、高压静电发生器一、高压静电发生器二、纤维接收板、接地电极，其中，电极板一是中间带孔的电极板，电极板二可以是中间带孔的电极板，也可以是中间不带孔的电极板，电极板一和电极板二可以为圆形、方形、三角形或任意的多边形；纺丝喷头与接地电极相连，电极板一安装在纺丝喷头的正下方一定距离处，电极板一与高压静电发生器一的高压正极端子相连，电极板二安装在电极板一的正下方一定距离处，电极板二与高压静电发生器二的高压正极端子相连，纤维接收板放在电极板二的上方。
[0010]纺丝工作时，待纺丝喷头准备就绪，依次打开高压静电发生器一和高压静电发生器二，使得纺丝喷头与电极板一间形成第一级电场，电极板一与电极板二间形成第二级电场，在电场力的作用下，纺丝喷头开始纺丝，丝在第一级电场中受到一次牵伸作用，之后通过电极板一上的圆孔，进入第二级电场，受到第二级电场的再次牵伸作用，丝进一步变细，最终丝落在纤维接收板上被接收。
[0011]本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，其电极板一是中间带孔的电极板，其形状可以是圆形、方形、三角形或任意的多边形。
[0012]本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，其电极板二可以是中间带孔的电极板，也可以是中间不带孔的大平板，其形状可以是圆形、方形、三角形或任意的多边形。
[0013]本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝方法及装置，纤维可以在电极板二的上方收集，也可以将电极板二换成中间带孔的电极板，纤维接收板在电极板二的下面实现纤维的收集，纤维可以采用大平板收集，也可以采用铺网机连续收集，也可以采用辊子收集，以实现对纤维的有序取向收集，当辊子的线速度大于纤维的下落速度时，还能对纤维起到进一步的拉伸作用，使纤维更加细化。
[0014]本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，在纺丝喷头下方，可以设置η (η为整数且η>2)层电极板，形成多级电场，对纤维产生多次牵伸。
[0015]本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电装置的纺丝方法是通过在纺丝喷头下方设置多层中间带孔的电极板，形成多级电场，对纺丝喷头纺出的丝实施多次牵伸，以此来实现纤维的细化；通过对电极板间距离及电极板上所加电压大小的控制，实现对纤维细度的调控。
[0016]由以上技术方案可知，本实用新型与现有技术相比具有如下优点:
[0017]1.在纤维下落的过程中，采用多电极来对纤维进行牵伸，可使纺出的纤维更细。通过调节电极板与内锥面高效纺丝喷头及电极板与电极板之间的距离，以及高压静电发生器的电压，可对纤维的细度做一定的调节。
[0018]2.采用带孔的电极，在电极下方实现纤维的接收，这使得纤维的收集方式可以多样化，以适应不同的需求。
[0019]3.该装置及方法简单易行，适合实验室研究及产业化应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置的示意图。
[0021]图2是本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置的另一种工作方式示意图。
[0022]1-纺丝喷头，2-电极板一，3-纤维接收板，4-电极板二，5-接地电极，6-高压静电发生器一，7-高压静电发生器二，8-电极板三，9-电极板四，10-辊子接收装置，11-高压静电发生器三，12-高压静电发生器四
【具体实施方式】
[0023]实施例1
[0024]如图1所示，本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，主要包括纺丝喷头1、电极板一 2、电极板二 4、高压静电发生器一 6、高压静电发生器二 7、纤维接收板3、接地电极5，其中，电极板一 2是中间带孔的电极板，电极板二 4可以是中间带孔的电极板，也可以是中间不带孔的电极板，电极板一 2和电极板二 4可以为圆形、方形、三角形或任意的多边形；纺丝喷头I与接地电极5相连，电极板一 2安装在纺丝喷头I的正下方一定距离处，电极板一 2与高压静电发生器一 6的高压正极端子相连，电极板二 4安装在电极板一2的正下方一定距离处，电极板二 4与高压静电发生器二 7的高压正极端子相连，纤维接收板3放在电极板二 4的上方。
[0025]纺丝工作时，待纺丝喷头I准备就绪，依次打开高压静电发生器一 6和高压静电发生器二 7，使得纺丝喷头I与电极板一 2间形成第一级电场，电极板一 2与电极板二 4间形成第二级电场，在电场力的作用下，纺丝喷头I开始纺丝，丝在第一级电场中受到一次牵伸作用，之后通过电极板一 2上的圆孔，进入第二级电场，受到第二级电场的再次牵伸作用，丝进一步变细，最终丝落在纤维接收板3上被接收。
[0026]实施例2
[0027]如图2所示，该实施例与实施例1的工作原理相同，区别在于，在纺丝喷头下设置有三层电极板，电极板一 2，电极板三8，电极板四9，三块电极板都为中间带孔的电极板，在电极板四9的下方，安装有辊子接收装置10用于接收纤维。纺丝时，纺丝喷头I与接地电极5相连，电极板一 2与高压静电发生器一 6的高压正极端子相连，电极板三8与高压静电发生器三11的高压正极端子相连，电极板四9与高压静电发生器四12的高压正极端子相连，当纺丝喷头就绪时，依次打开高压静电发生器一 2，高压静电发生器三8，高压静电发生器四9，并同时打开辊子接收装置10的电机，在电场力的作用下，纺丝喷头I纺出丝，在三级电场的作用下，受到三次牵伸作用，依次通过三层电极板上的孔，最终被电极板四9下的辊子接收装置10接收。
【权利要求】
1.一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，其特征在于:它主要包括纺丝喷头、电极板一、电极板二、高压静电发生器一、高压静电发生器二、纤维接收板、接地电极，其中，电极板一是中间带孔的电极板，电极板二是中间不带孔的电极板；纺丝喷头与接地电极相连，电极板一安装在纺丝喷头的正下方一定距离处，电极板一与高压静电发生器一的高压正极端子相连，电极板二安装在电极板一的正下方一定距离处，电极板二与高压静电发生器二的高压正极端子相连，纤维接收板放在电极板二的上方。
2.根据权利要求1所述的一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，其特征在于:电极板一是中间带孔的电极板，其形状是圆形、方形或三角形。
3.根据权利要求1所述的一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，其特征在于:电极板二是中间带孔的电极板，其形状是圆形、方形或三角形。
4.根据权利要求1所述的一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，其特征在于:在纺丝喷头下方，设置η层电极板，η为整数且η>2。
【文档编号】D01D5/00GK203382864SQ201320233853
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年5月3日 优先权日:2013年5月3日
【发明者】杨卫民, 陈宏波, 钟祥烽, 李好义, 安瑛, 焦志伟, 谢鹏程, 丁玉梅 申请人:北京化工大学