一种制备均匀纳米纤维的气泡静电纺丝装置的制作方法

本实用新型涉及一种制备均匀纳米纤维的气泡静电纺丝装置，属于纳米纤维材料制备领域。

背景技术：

静电纺丝是在高压电场环境下，利用电场力克服溶液或者熔体的泰勒锥的表面张力并对发生电荷转移的纺丝液体进行拉伸细化而形成纳米纤维的技术。目前静电纺丝技术已经被公认为是一种最简单高效的聚合物纳米纤维生产技术，但常规的单针静电纺丝技术因其生产量低，使得纳米纤维在商业生产中的应用受到抑制，从而具有较高生产效率的气泡静电纺丝工艺应运而生，但是目前的气泡静电纺丝技术存在着气泡成型过程难以控制，气泡破裂不均匀的问题，从而影响了纳米纤维可持续均匀地批量制备。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种制备均匀纳米纤维的气泡静电纺丝装置，解决了控制气泡产生的尺寸的问题，可实现气泡连续单个的产生，从而使最终收集到的纳米纤维更加均匀。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种制备均匀纳米纤维的气泡静电纺丝装置，包括储液管、高压静电发生器和负极接收机构，还包括气泡发生机构，所述气泡发生机构包括锥形吹气管和气泡发生组件，所述锥形吹气管的一端与所述气泡发生组件相连，另一端设在所述储液管中；所述气泡发生组件通过所述锥形吹气管将气体吹入所述储液管中的纺丝液中形成气泡，所述气泡在高压静电发生器的静电场作用下被拉成细丝，从而使细丝接收在负极接收机构上。

进一步地，锥形吹气管包括圆柱形部和与其连接的锥形部，所述锥形部的截面为梯形，所述梯形的底边a和高b的比例为12:3-12:8，梯形的顶边c为1-2mm。

进一步地，梯形的底边a为15-20mm，梯形的高b为5-10mm。

进一步地，气泡发生组件包括防倒流部件和驱动部件，所述防倒流部件的一端与所述驱动部件相连，另一端与所述锥形吹气管相连通。

进一步地，还包括防溢液机构，所述防溢液机构套设于储液管外。

进一步地，还包括恒流供液机构，所述恒流供液机构与储液管相连通，所述恒流供液机构用于将纺丝液输入储液管中。

进一步地，恒流供液机构与储液管通过输液管相连通。

进一步地，锥形吹气管为多个，且多个锥形吹气管均匀分布。

进一步地，储液管为导电储液管。

进一步地，储液管设置有可拆卸的置管盘，所述锥形吹气管设置于置管盘上。

本实用新型的有益效果在于：

1、锥形吹气管可使气体在被吹入纺丝液前，在锥形吹气管内部具有一个缓冲过程，从而使气泡成型过程稳定可控，从而易于控制产生气泡的尺寸，且可实现气泡连续单个的产生，从而使最终收集到的纳米纤维更加均匀,另外锥形吹气管还可以有效防止纺丝液倒流，避免了气泵突然关闭时，纺丝液倒流产生的安全隐患。

2、锥形吹气管的锥形部的截面为梯形，梯形的底边a和高b的比例为12:3-12:8，梯形的顶边c为1-2mm，可使最终收集到的纳米纤维均匀度更佳，尤其梯形的底边a为15-20mm，梯形的高b为5-10mm时，收集到的纳米纤维均匀度最佳。

3、防倒流部件的设置可防止纺丝液倒流入气泵时引发的安全隐患，防溢液机构的设置可避免从储液管顶端溢出的纺丝液对其它设备造成污染，另外，恒流供液机构的设置可使储液管中纺丝液的液位保持恒定，从而进一步确保收集到的纳米纤维具有好的均匀度。

4、锥形吹气管为多个，可大大提高纺丝效率，多个锥形吹气管均匀分布，进一步使收集的纳米纤维更均匀。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中锥形吹气管锥形部的剖视图；

其中：

1.储液管，2.负极接收机构，3.纺丝液，4.高压静电发生器，5.驱动部件，6.锥形吹气管，61.锥形部，62.圆柱形部，7.置管盘，8.输液管，9.恒流供液机构，10.防倒流部件，11.防溢液机构，12.接地电极，13.气泡，14.射流。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例一

如附图1所示的一种制备均匀纳米纤维的气泡静电纺丝装置，包括：储液管1，储液管1用于容纳纺丝液3，储液管1上端开口设置，位于储液管1开口上方设置有负极接收机构2，负极接收机构2包括接地电极12，储液管1为铜储液管，储液管1内的纺丝液3通过铜储液管与高压静电发生器4连接，储液管1还连接有气泡发生机构，气泡发生机构包括气泡发生组件和一端与其连接的锥形吹气管6，锥形吹气管6的另一端位于储液管1内纺丝液3中。

锥形吹气管6包括圆柱形部62和与其连接的锥形部61，参见附图2，锥形部61的截面为梯形，梯形的底边a为15mm，高b为10mm，梯形的顶边c为1mm。

气泡发生组件包括防倒流部件10和驱动部件5，防倒流部件10的一端与驱动部件5相连，另一端与锥形吹气管6相连通，驱动部件5为气泵或其它驱动气体产生的部件。

储液管1外还套设有防溢液机构11，防止储液管1中的纺丝液3从储液管1顶端溢出时，对其它设备造成污染。

储液管1还通过输液管8与恒流供液机构9连通，恒流供液机构9以一定的流速向储液管1输入纺丝液3。

锥形吹气管6为多个，多个锥形吹气管6均匀分布，如附图1所示的七个锥形吹气管6呈圆形矩阵排列，中心放置一个锥形吹气管6，周围放置六个锥形吹气管6，周围的六个锥形吹气管6均匀分布于一个圆上。

储液管1的底部为可拆卸的置管盘7，锥形吹气管6设置于置管盘7上。

纺丝液3由恒流供液机构9通过输液管8输送至铜储液管中，与此同时，气泵及高压静电发生器4开关打开，高速恒定气流由气泵通过锥形吹气管6后，在纺丝液3中形成气泡13，气泡13逐渐上升，到达纺丝液3液面时破裂，由气泡13破裂时产生的射流14在高压电场内的静电力作用下被拉细成丝，最终被接收在负极接收机构2上，形成纳米纤维膜。

实施例二

如附图1所示的一种制备均匀纳米纤维的气泡静电纺丝装置，包括：储液管1，储液管1用于容纳纺丝液3，储液管1上端开口设置，位于储液管1开口上方设置有负极接收机构2，负极接收机构2包括接地电极12，储液管1为钛合金储液管，储液管1内的纺丝液3通过钛合金储液管与高压静电发生器4连接，储液管1还连接有气泡发生机构，气泡发生机构包括气泡发生组件和一端与其连接的锥形吹气管6，锥形吹气管6的另一端位于储液管1内纺丝液3中。

锥形吹气管6包括圆柱形部62和与其连接的锥形部61，参见附图2，锥形部61的截面为梯形，梯形的底边a为20mm，高b为5mm，梯形的顶边c为2mm。

气泡发生组件包括防倒流部件10和驱动部件5，防倒流部件10的一端与驱动部件5相连，另一端与锥形吹气管6相连通，驱动部件5为气泵或其它驱动气体产生的部件。

储液管1外还套设有防溢液机构11，防止储液管1中的纺丝液3从储液管1顶端溢出时，对其它设备造成污染。

储液管1还通过输液管8与恒流供液机构9连通，恒流供液机构9以一定的流速向储液管1输入纺丝液3。

锥形吹气管6为多个，多个锥形吹气管6均匀分布，多个锥形吹气管6排列方式为，中心设置一个锥形吹气管6，以中心为圆点设置有两个同心圆，靠近中心的同心圆均匀分布有六个锥形吹气管6，最外层的同心圆均匀分布有十二个锥形吹气管6。

储液管1的底部为可拆卸的置管盘7，锥形吹气管6设置于置管盘7上。

纺丝液3由恒流供液机构9通过输液管8输送至钛合金储液管中，与此同时，气泵及高压静电发生器4开关打开，高速恒定气流由气泵通过锥形吹气管6后，在纺丝液3中形成气泡13，气泡13逐渐上升，到达纺丝液3液面时破裂，由气泡13破裂时产生的射流14在高压电场内的静电力作用下被拉细成丝，最终被接收在负极接收机构2上，形成纳米纤维膜。

实施例三

如附图1所示的一种制备均匀纳米纤维的气泡静电纺丝装置，包括：储液管1，储液管1用于容纳纺丝液3，储液管1上端开口设置，位于储液管1开口上方设置有负极接收机构2，负极接收机构2包括接地电极12，储液管1为铜储液管，储液管1内的纺丝液3通过铜储液管与高压静电发生器4连接，储液管1还连接有气泡发生机构，气泡发生机构包括气泡发生组件和一端与其连接的锥形吹气管6，锥形吹气管6的另一端位于储液管1内纺丝液3中。

锥形吹气管6包括圆柱形部62和与其连接的锥形部61，参见附图2，锥形部61的截面为梯形，梯形的底边a为18mm，高b为7mm，梯形的顶边c为1.5mm。

气泡发生组件包括防倒流部件10和驱动部件5，防倒流部件10的一端与驱动部件5相连，另一端与锥形吹气管6相连通，驱动部件5为气泵或其它驱动气体产生的部件。

储液管1外还套设有防溢液机构11，防止储液管1中的纺丝液3从储液管1顶端溢出时，对其它设备造成污染。

储液管1还通过输液管8与恒流供液机构9连通，恒流供液机构9以一定的流速向储液管1输入纺丝液3。

锥形吹气管6为多个，多个锥形吹气管6均匀分布，排列方式为，共设置有二十个锥形吹气管6，呈行为四列为五的矩阵形状排列。

储液管1的底部为可拆卸的置管盘7，锥形吹气管6设置于置管盘7上。

纺丝液3由恒流供液机构9通过输液管8输送至铜储液管中，与此同时，气泵及高压静电发生器4开关打开，高速恒定气流由气泵通过锥形吹气管6后，在纺丝液3中形成气泡13，气泡13逐渐上升，到达纺丝液3液面时破裂，由气泡13破裂时产生的射流14在高压电场内的静电力作用下被拉细成丝，最终被接收在负极接收机构2上，形成纳米纤维膜。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。