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CN104088024A - 一种新型的离心熔体静电纺丝装置 - Google Patents

一种新型的离心熔体静电纺丝装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型的离心熔体静电纺丝装置，它主要包括纺丝部件、接收部件、电磁加热部件、高压发生部件、电动部件、机架。纺丝部件包括储液槽、端盖、圆锥台喷头组件1和圆锥台喷头组件2；接收部件包括尼龙材质的开有槽的塑料底板和通过螺栓调节可在塑料底板上滑动的铝制接收板；电磁加热部件包括电磁线圈、电磁控制箱、红外测温仪、支撑杆，电磁线圈位于储液槽下端；高压发生部件包括高压发生器，其中高压发生器的正极与静止的接收部件的接收板相连；电动部件包括电机、轴，电机带动轴旋转从而驱动储液槽旋转；机架接地，并且支撑整个纺丝体系。本发明在传统的熔体静电纺丝装置上引入离心力，利用静电力和离心力的双重作用实现纤维的拉伸细化，最终实现批量制备有序的纳米纤维。

Description

一种新型的离心熔体静电纺丝装置
技术领域
本发明涉及一种新型的离心熔体静电纺丝装置，属于静电纺丝领域。
背景技术
随着纳米科技研究的不断升温，纳米纤维的应用越来越广泛。静电纺丝作为一种简单高效制备连续纳米纤维的技术引起了科研人员和产业界的广泛关注。静电纺丝的基本原理是利用静电力作为牵引力制备超细纤维。静电纺丝分为溶液静电纺丝和熔体静电纺丝，由于溶液静电纺丝存在产率低、溶剂回收难等一系列缺点，使熔体静电纺丝成为生产纳米纤维的较为有前景的新型技术。但是到目前为止，熔体静电纺丝尚不能大批量制备直径小于500nm的有序纤维。为解决这一问题，本发明一种新型的离心熔体静电纺丝装置能利用静电力和离心力的共同作用，对纺丝纤维进一步拉伸细化并且实现纤维的有序化排列。在离心力和静电力的相互作用下利用高效的圆锥台喷头来获取批量有序的纳米纤维。
发明内容
本发明提出了一种新型的离心熔体静电纺丝装置。本发明是在传统的熔体静电纺丝装置上引入离心力，利用静电力和离心力的双重作用实现纤维的拉伸细化，并且采用圆锥台喷头不仅避免了喷头堵塞问题而且大大提高了纺丝效率，最终实现批量制备有序的纳米纤维。
本发明提出了一种新型的离心熔体静电纺丝装置，它主要包括纺丝部件、接收部件、电磁加热部件、高压发生部件、电动部件、机架。纺丝部件包括储液槽、中间开孔的端盖、圆锥台喷头组件1和圆锥台喷头组件2，圆锥台喷头组件1与圆锥台喷头组件2通过螺钉相连并通过螺栓固定在储液槽上，见发明专利CN103215663A，端盖与储液槽通过螺钉相连，储液槽底部为向下凹的球面形状，端盖的主要作用是防止在旋转的过程中聚合物熔体由于离心力太大而溢出储液槽，端盖与储液槽通过螺钉相连，端盖中间开孔以使红外测温仪的光斑能照射到聚合物熔体上；接收部件包括尼龙材质的开有滑动槽的塑料底板和通过螺栓调节可在塑料底板上滑动的铝制接收板，接收板与滑动槽对应，其数量可少于滑动槽的个数；塑料底板通过螺钉固定在机架上；电磁加热部件包括电磁线圈、电磁控制箱、红外测温仪、支撑杆，电磁线圈位于储液槽下端，电磁线圈通过螺纹与支撑杆相连，支撑杆通过螺钉固定于机架上，电磁控制箱放置在地面上，与电磁线圈和红外测温仪相连接，红外测温仪悬空固定，红外测温仪对聚合物熔体温度进行监控从而反馈给电磁控制箱控制电磁加热线圈的通断，从而实现对储液槽中聚合物熔体加热及温度控制；高压发生部件包括高压发生器，其中高压发生器的正极与静止的接收部件的接收板相连；电动部件包括电机、与储液槽通过螺纹相连的轴，电机带动轴旋转从而驱动储液槽旋转；纺丝部件储液槽与电动部件轴通过螺纹相连，电动部件、电磁加热部件以及高压发生部件均安装在机架上，机架接地，并且支撑整个纺丝体系。
本发明提出的一种新型的离心熔体静电纺丝装置，具有三个优点：①静电力和离心力的双重作用实现聚合物纤维的超细化；②利用圆锥台喷头以及离心作用，实现了纺丝批量化；③利用离心纺丝实现纤维的有序化收集。
附图说明
图1 本发明一种新型的离心熔体静电纺丝装置示意图。
图中：1-接收板，2-圆锥台喷头组件1，3-圆锥台喷头组件2，4-储液槽，5-端盖，6-红外测温仪，7-支撑杆，8-聚合物熔体，9-电磁加热线圈，10-纤维，11-电磁控制箱，12-机架，13-轴，14-电机，15-塑料底板，16-高压发生器。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的详细阐述：
本发明提出了一种离心式静电纺丝装置，它主要包括纺丝部件、接收部件、电磁加热部件、高压发生部件、电动部件、机架。
本发明是一种新型的离心熔体静电纺丝装置，装置图见图1。如图1纺丝部件由储液槽（4）、中间开孔的端盖（5）、圆锥台喷头组件1（2）、圆锥台喷头组件2（3）组成，其中圆锥台喷头组件1（2）与圆锥台喷头组件2（3）通过螺钉相连，之后二者通过螺钉与储液槽（4）相连，并且储液槽（4）通过螺纹接头与轴（13）相连，储液槽（4）底部为向下凹的球形形状，端盖（5）与储液槽（4）通过螺钉相连，端盖（5）中间开孔以使红外测温仪（6）的光斑能照射到聚合物熔体（8）上。接收部件包括尼龙材质的开有滑动槽的塑料底板（15）和通过螺栓调节可在塑料底板上滑动的铝制接收板（1），塑料底板（15）通过螺钉固定在机架（12）上。电磁加热部件包括电磁加热线圈（9）、电磁控制箱（11）、红外测温仪（6）、支撑杆（7），支撑杆的作用是支撑电磁加热线圈（9），电磁加热线圈（9）位于储液槽（4）下端，电磁线圈（9）通过螺纹与支撑杆（7）相连，支撑杆（7）通过螺钉固定于机架（12）上，红外测温仪（6）对聚合物熔体（8）温度进行监控从而反馈给电磁控制箱（11）控制电磁加热线圈（9）的通断，实现对储液槽（4）中聚合物熔体（8）加热及温度控制。高压发生部件由高压发生器（16）组成，其中高压发生器（16）正极与静止的接收部件的接收板（1）相连。电动部件由电机（14）、轴（13）组成，电机（14）驱动轴（13）旋转，从而带动储液槽（4）旋转。整个机架（12）接地，从而在储液槽（4）与接收板（1）之间形成高压静电场，实现静电纺丝。
纺丝步骤如下所述，首先将聚合物放入储液槽（4）中，然后接通电磁控制箱（11）的电源，使电磁加热线圈（9）对储液槽（4）中的聚合物进行加热，并且红外测温仪（6）开始监控聚合物的温度，当聚合物完全变为聚合物熔体（8）并且保温一段时间以后，启动高压发生器（16），调至给定电压，然后启动电机（14），通过轴（13）带动储液槽（4）旋转，这样聚合物熔体（8）在静电力和离心力的双重作用下从储液槽（4）两端的圆锥台喷头组件1（2）和圆锥台喷头组件2（3）中以纤维（10）的形式有序的落到接收板（1）上，最终得到超细纤维（10）。

Claims (3)

1.一种新型的离心熔体静电纺丝装置，它主要包括纺丝部件、接收部件、电磁加热部件、高压发生部件、电动部件、机架；纺丝部件包括储液槽、中间开孔的端盖、圆锥台喷头组件1和圆锥台喷头组件2，圆锥台喷头组件1与圆锥台喷头组件2通过螺钉相连并通过螺栓固定在储液槽上，端盖与储液槽通过螺钉相连；接收部件包括尼龙材质的开有滑动槽的塑料底板和通过螺栓调节可在塑料底板上滑动的铝制接收板，塑料底板通过螺钉固定在机架上；电磁加热部件包括电磁线圈、电磁控制箱、红外测温仪、支撑杆，电磁线圈位于储液槽下端，电磁线圈通过螺纹与支撑杆相连，支撑杆通过螺钉固定于机架上，电磁控制箱放置在地面上，与电磁线圈和红外测温仪相连接，红外测温仪悬空固定；高压发生部件包括高压发生器；纺丝部件储液槽与电动部件电机的轴通过螺纹相连，电动部件、电磁加热部件以及高压发生部件均安装在机架上，机架接地，并且支撑整个纺丝体系。
2.根据权利要求1所述的一种新型的离心熔体静电纺丝装置，其特征在于储液槽底部为向下凹的球面形状。
3.根据权利要求1所述的一种新型的离心熔体静电纺丝装置，其特征在于铝制接收板与塑料底板上的滑动槽对应，其数量可少于滑动槽的个数。
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