一种中型气压式瞬时大产量静电纺丝装置的制作方法

本实用新型属于静电纺丝应用技术研究领域，涉及一种中型气压式瞬时大产量静电纺丝装置。

背景技术：

静电纺丝技术(简称“电纺”)最早见于一个美国专利(专利号：u.s.1975504)。利用高压直流电源、喷丝装置、收集极三部分组成的系统，简单的操作即可获得微纳米尺度级别的纤维。当时该项技术一经问世并未获得足够重视，但随着科技的发展，人们越来越认识到，静电纺丝技术是制备一维且连续的纳米纤维最为有效的手段。国内，自21世纪开始，静电纺丝逐渐成为各高校、科研院所的研究热点。截止当前，热度仍然没有减退。相反，利用静电纺丝技术制备的纤维应用领域不断扩展，在传感器、催化、过滤、生物组织培养等领域尽显优势。专业研究人员分别从电源电压、收集极形状、纺丝液组分、纺丝距离、纤维形貌、空气湿度等多方面进行了详细研究，可以说，目前该项技术已经比较成熟。

其中，对静电纺丝装置方面，目前研究主要分为两个方向：一是小型化、便携式，主要用于实验室、院所研究或者教学功能演示；一是规模化、产业式，用于成果转化，制成产品，获得社会经济效益。实际上，有一问题一直困扰实验室研究人员，传统静电纺丝喷丝装置主要是由医用注射器加针头构成，在制备纳米纤维过程中，从出丝开始到在收集极上获得一层可观的纤维膜，需要等待一段时间，没效率可言，拖延了实验的进度。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种中型气压式瞬时大产量静电纺丝装置，该装置具备特点就是中型化但易于操作，可用于实验室研究，且能瞬时产生大量的微纳米纤维。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种中型气压式瞬时大产量静电纺丝装置，包括纤维发生装置、供压装置、高压直流电源和收集极四个部分。

所述纤维发生装置包括高压室、装置头体、喷头和喷嘴。

所述高压室作为支撑体，主要作用是提供密闭高压供液环境。

所述装置头体内设有纺丝腔体，所述高压室的顶部设有连接管，所述高压室通过连接管与纺丝腔体相连通。

所述纺丝腔体的下端设置有密封圈。所述密封圈内可滑动的设置有刚性连接杆塞，所述刚性连接杆塞的顶部设置有按压开关。刚性连接杆塞和按压开关之间设有提拉弹簧。

自然状态下，所述按压开关被提拉弹簧提拉，此时与提拉弹簧相连的刚性连接杆塞受向上作用力保持刚性连接杆塞下端与密封圈接触，实现密封纺丝液的作用。

所述纺丝腔体上设置有金属腔体，所述喷头设于金属腔体的另一端，所述喷嘴设于喷头上。

所述连接管的下端设有若干供液导管，所述供液导管位于高压室内，所述供液导管下端可拆卸的设有导管橡胶塞。

所述高压室的底部设置有若干储液池置放位，所述储液池置放位处可拆卸的设置有储液池。

所述供压装置主要包括高压空气瓶，所述高压空气瓶用于提供高压气压。所述高压空气瓶的顶部安装有调压阀，所述调压阀通过气管与高压室相连。

所述收集极根据制备纤维用途，可变换形状。

所述高压直流电源的正极与金属腔体相连，负极与收集极相连并接地。

进一步的，所述气管上设有压力表。

进一步的，所述高压室的一侧面上可转动的设置有密封门，所述密封门与高压室的开关处设置有卡锁。

本实用新型的有益效果为：

1)填补了静电纺丝装置小型化和规模化之间的空白，实现了中型化装置可在瞬时产生大量纤维的目标，节省制备时间，提高纺丝效率。

2)装置高压室内设置有若干储液池位，意味着可实现多种纺丝液的混纺，有利于制备不同组分的复合微纳米纤维。

3)由于纤维的制备是在短时间内完成的，则可通过改变收集极的形状，获得不同形貌的纤维结构，不再局限于收集一层平面的纤维膜。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为供液系统示意图。

附图标记：1-高压室，2-密封门，3-卡锁，4-储液池置放位，5-供液导管，6-连接管(装置手柄)，7-装置头体，8-按压开关，9-提拉弹簧，10-刚性连接杆塞，11-密封圈，12-金属腔体，13-喷头，14-喷嘴，15-气管，16-高压空气瓶，17-调压阀，18-压力表，19-收集极，20-高压直流电源，21-导管橡胶塞，22-储液池，23-纤维发生装置，24-供压装置，25-纺丝腔体。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合附图，通过实施例，对本实用新型技术方案作进一步具体描述：

如图1-图2所示，一种中型气压式瞬时大产量静电纺丝装置，包括纤维发生装置23、供压装置24、高压直流电源20和收集极19四个部分。

纤维发生装置23包括高压室1、装置头体7、喷头13和喷嘴14。

高压室1作为支撑体，主要作用是提供高压供液环境，工作中提供一种密闭高压环境。高压室1的一侧面上可转动的设置有密封门2，密封门2与高压室1的开关处设置有卡锁3。工作中，密封门2依靠卡锁3密封锁死高压室1。

装置头体7内设置有纺丝腔体25；高压室1的顶部设有连接管6，高压室1通过连接管6与纺丝腔体25相连通。

纺丝腔体25的下端设置有密封圈11。密封圈11内可滑动的设置有刚性连接杆塞10，刚性连接杆塞10的顶部设置有按压开关8。刚性连接杆塞10的顶部按压开关8处设置有提拉弹簧9。按压开关8的作用是控制纺丝的作用。自然状态下，按压开关8被提拉弹簧9提拉，此时与提拉弹簧9相连的刚性连接杆塞10受向上作用力保持刚性连接杆塞10下端与密封圈11接触，实现密封纺丝液的作用。

纺丝腔体25上设置有金属腔体12，喷头13设于金属腔体12的另一端，喷嘴14设于喷头13上。

连接管6的下端设置有四个供液导管5，供液导管5位于高压室1内，供液导管5下端可拆卸的设置有导管橡胶塞21。供液导管5的作用是输送纺丝液。导管橡胶塞21的作用是供液导管5不工作时，堵塞供液导管5，保证其密封不通气。

高压室1的底部设置有四个储液池置放位4，储液池置放位4处可拆卸的设置有储液池22。可以通过打开密封门2在四个储液池置放位4上取放储液池22。根据所纺纳米纤维的溶液种类决定放多少个储液池22。之后将供液导管5插入相应的储液池22。注意，插入有纺丝液的供液导管5要保持导管橡胶塞21打开，其余不用的保持导管塞紧状态。

供压装置24主要包括高压空气瓶16，高压空气瓶16用于提供高压气压。高压空气瓶16的顶部安装有调压阀17，调压阀17通过气管15与高压室1相连。气管15上设置有压力表18，压力表18用于显示压力值。

收集极19根据制备纤维用途，可变换形状。

高压直流电源20的正极与金属腔体12相连，高压直流电源20的负极与收集极19相连并接地。

具体操作和结果如下：

按要求连接好装置后，进行装置的调试阶段。首先将一个储液池22内注入水，用卡锁3锁死高压室1，之后打开调压阀17，通过调节喷头13，使得按下按压开关8时，水能成喷雾式发射即为调试成功。注意，调试阶段不打开高压电源20。

调试阶段完成后，进行纳米纤维的制备。配置质量分数为20％的聚偏氟乙烯的n,n-二甲基甲酰胺和丙酮的纺丝液。n,n-二甲基甲酰胺和丙酮质量比1:1。水浴磁力搅拌获得均匀透明纺丝液后，用滴管吸取部分纺丝液加入到一个储液池22内，用卡锁3锁死密封高压室1，打开高压空气瓶16的调压阀17，带气压保持稳定后，打开高压直流电源20。最后点触式按压按压开关8就可在收集极19上获得纤维。

最后，收集纤维膜称重，在相同时间内通过换算可得，利用本实用新型收集到的纤维质量是传统静电纺丝(医用注射器作为储液容器，针头作纺丝喷头)的300多倍。

上述实施例只是对本实用新型技术方案的举例说明或解释，而不应理解为对本实用新型技术方案的限制，显然，本领域的技术人员可对本实用新型进行各种修改和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也包含这些修改和变型在内。