一种无针式静电纺丝装置的制作方法

本发明属于静电纺丝技术领域，具体涉及一种无针式静电纺丝装置。

背景技术：

静电纺丝技术是目前制造纳米纤维的一种简单可行方法，目前，世界上许多国家和地区都在进行静电纺丝法制纳米纤维的研究，其设备简单、操作容易、制备成本低，得到了学术界和工业界的广泛关注。采用静电纺丝技术制备的纳米纤维直径较小，直径一般在几十纳米至1μm之间，最小直径可达1nm，具有很高的比表面积及孔隙率，这些优异的特性使纳米纤维在生物医学、过渡防护、能源、催化、传感材料、吸声材料等应用中发挥着重要的作用。随着近年来纳米技术的不断发展，静电纺丝已成为制备纳米纤维的重要方法，因而备受关注。静电纺丝法应用广泛，从人工合成高分子到天然高分子，凡是可溶可熔高分子均可使用静电纺丝的方法进行加工，例如聚乙烯醇、聚丙烯腈、纤维素、胶原蛋白、dna复合体等，并可以在纺丝过程中加入抗生物质、纳米粒子等功能材料，制备出各种功能性纤维。

众所周知，传统的针式静电纺丝，产量低是制约产业化的最大技术瓶颈。为此，相关企业与科研机构均投入大量的人力物力进行研究，根据国内外研究人员在静电纺丝产业化领域的相关研究来看，目前比较适合于规模化纺丝的设计主要为多针方式，多针方式是单针特定方式下数量的扩展，以便进行连续生产和获得面积大、均匀性好的纤维网。但是，多针方式最主要的问题是针头之间的电场存在相互干扰，不对称的电场会造成单针的射流呈现明显的偏移。虽然通过增加电场辅助装置和改变针头的布置形式，可以减小针头之间电场的相互影响，但并不能彻底避免，同时多针的设计还存在装置结构复杂，针头易堵塞、针头数量受限制、各针头的流量均匀性不易控制、供料系统复杂等问题，这些因素限制了多针式静电纺丝装置的大规模生产的应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种无针式静电纺丝装置，解决现有技术存在的针头易封堵、针头数量受限制、均匀性差以及供料系统复杂的问题。

为实现上述目的，本发明的一种无针式静电纺丝装置包括：

第一机架；

设置在所述第一机架上的发射装置，所述发射装置包括上下相对的循环运动的两个平面；

设置在所述发射装置下方的溶液槽，使发射装置位于下方的平面浸润在所述溶液槽内；

第二机架；

设置在所述第二机架上的接收传递装置，所述接收传递装置位于所述发射装置上方和位于上方的平面相对设置；

连接在发射装置和接收装置之间的高压电源；

以及和所述接收传递装置配合的收集装置，将获得的纺丝产品收集。

所述发射装置包括：

两个平行设置的电极轴，所述电极轴两端分别通过轴承和所述第一机架连接；

设置在所述电极轴上的电极轮，每个所述电极轴两端分别固定有一个电极轮；

连接在两个电极轴位于同一侧的电极轮之间的电极链；

均匀分布在两个所述电极链之间的多个电极丝，所述电极丝和所述电极轴平行设置；

以及第一电机，所述第一电机和任意一个电极轴一端固定连接。

所述电极轮为链轮。

所述电极丝为螺旋状结构。

所述接收传递装置包括：

固定在所述第二机架上的两个皮带辊，两个所述皮带辊的轴线和所述电极轴的轴线平行；

连接在两个所述皮带辊之间的接收带；

和任意一个皮带辊的转轴连接的第二电机；

以及接收电极板，所述接收电极板位于接收带形成的上下两个平面之间。

所述接收电极板与所述接收带形成的上下两个平面以及发射装置的两个平面平行。

所述收集装置包括固定在所述第二机架上的卷筒以及和所述卷筒的转轴固定连接的第三电机，所述卷筒的转轴和所述皮带辊的转轴平行。

所述收集装置还包括设置在所述接收传递装置中靠近卷筒的皮带辊和卷筒之间的张紧辊。

所述收集装置还包括剥离板，所述剥离板与靠近卷筒的皮带辊处的接收带相切设置。

本发明的有益效果为：本发明的一种无针式静电纺丝装置的高压电源通电，在发射装置和接收装置之间形成高压电场。溶液槽中注入纺丝溶液，第一电机带动电极丝浸入溶液槽，由其表面的螺旋结构带起纺丝溶液，并在其表面形成不连续的液滴。当电极丝接近接收电极板，液滴表面形成泰勒锥并发射纺丝，纺丝在向接收电极板运动过程中被接收带截获并聚集，从而在接收带表面形成纺丝布。接收带上的纺丝布被玻璃板剥离，经过张紧辊最终收集于卷筒上。

接收装置和发射装置之间的距离通过调节第一机架和第二机架之间的距离来实现，以便达到最佳的纺丝效果，满足不同使用情况的要求，纺丝效果好；三个驱动电机均为调速电机，以便调整各装置间的配合速度，达到最佳的纺丝效果；本申请与传统的针式纺丝的优势在于不会堵针，效率高，易于大批量生产；发射装置的链传动结构和接收装置的皮带传动结构均可由其他传动形式替代，均在本专利保护范围之内。本发明整体结构简单，连续性好，解决了针头易封堵、针头数量受限制、均匀性差以及供料系统复杂的问题。

附图说明

图1为本发明的一种无针式静电纺丝装置整体结构示意图；

图2为本发明的一种无针式静电纺丝装置结构轴测图；

图3为本发明的一种无针式静电纺丝装置中发射装置结构示意图；

图4为本发明的一种无针式静电纺丝装置中接收传递装置与手机装置结构示意图；

其中：1、第一机架，2、发射装置，201、电极轴，202、电极轮，203、电极链，204、电极丝，205、第一电机，3、溶液槽，4、第二机架，5、接收传递装置，501、皮带辊，502、接收带，503、第二电机，504、接收电极板，6、高压电源，7、收集装置，701、卷筒，702、第三电机，703、张紧辊，704、剥离板，8、纺丝布。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图1-附图4，本发明的一种无针式静电纺丝装置包括：

第一机架1；

设置在所述第一机架1上的发射装置2，所述发射装置2包括上下相对的循环运动的两个平面；

设置在所述发射装置2下方的溶液槽3，使发射装置2位于下方的平面浸润在所述溶液槽3内；

第二机架4；

设置在所述第二机架4上的接收传递装置5，所述接收传递装置5位于所述发射装置2上方和位于上方的平面相对设置；

连接在发射装置2和接收装置之间的高压电源6；

以及和所述接收传递装置5配合的收集装置7，将获得的纺丝产品收集。

所述发射装置2包括：

两个平行设置的电极轴201，所述电极轴201两端分别通过轴承和所述第一机架1连接；

设置在所述电极轴201上的电极轮202，每个所述电极轴201两端分别固定有一个电极轮202；

连接在两个电极轴201位于同一侧的电极轮202之间的电极链203；

均匀分布在两个所述电极链203之间的多个电极丝204，所述电极丝204和所述电极轴201平行设置；

以及第一电机205，所述第一电机205和任意一个电极轴201一端固定连接。

所述电极轮202为链轮。

所述电极丝204为螺旋状结构。

所述接收传递装置5包括：

固定在所述第二机架4上的两个皮带辊501，两个所述皮带辊501的轴线和所述电极轴201的轴线平行；

连接在两个所述皮带辊501之间的接收带502；

和任意一个皮带辊501的转轴连接的第二电机503；

以及接收电极板504，所述接收电极板504位于接收带502形成的上下两个平面之间。

所述接收电极板504与所述接收带502形成的上下两个平面以及发射装置2的两个平面平行。

所述收集装置7包括固定在所述第二机架4上的卷筒701以及和所述卷筒701的转轴固定连接的第三电机702，所述卷筒701的转轴和所述皮带辊501的转轴平行。

所述收集装置7还包括设置在所述接收传递装置5中靠近卷筒701的皮带辊501和卷筒701之间的张紧辊703。

所述收集装置7还包括剥离板704，所述剥离板704与靠近卷筒701的皮带辊501处的接收带502相切设置。

所述高压电源6的输出范围为20kv～100kv之间，如选择30kv、40kv、50kv或60kv，输出功率范围为10w～500w。

本发明的高压电源6的正负极分别与发射装置2中的发射电极轴201和接收装置中的接收电极板504相连，使得发射装置2和接收装置间形成所需的高压静电场。四个电极轮202两个一组平行固定于两个电极轴201两端，组成两组同轴联动链轮结构。两个电级链由若干个电极丝204连接，套装在两组链轮上。发射电极通过两个电极轴201安装于第一机架1上，并由第一电机205驱动，顺时针转动，带动电极丝204依次先浸入溶液槽3中再临近接收装置，循环往复。

接收装置中，两个皮带辊501固定于第二机架4上，接收带502套装于两个皮带辊501上，组成皮带传送结构，并由安装于靠近卷筒701的一个皮带辊501上轴端的第二电机503驱动逆时针转动。使接收传递装置5中接收带502位于下方的平面和发射装置2中位于上方的平面同向运动；接收电极板504固定于第二机架4上，处于接受带上下面之间。剥离板704固定于第二机架4上，布置于第二皮带辊501侧与接收带502相切贴合，能剥离皮带表面的纺丝布8。张紧辊703和卷筒701都固定于第二机架4上，并布置于剥离板704后方，用于张紧和收集纺丝布8，卷筒701由第三电机702驱动。