CN203360643U

CN203360643U - 一种间断式离心熔体静电纺丝装置

Info

Publication number: CN203360643U
Application number: CN 201320215639
Authority: CN
Inventors: 刘勇; 宋天丹; 陈志远; 李秀红; 刘月星; 孙国林
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2023-04-25

Abstract

本实用新型公开了一种间断式离心熔体静电纺丝装置，属于静电纺丝领域。它主要包括甩盘、接收圈、底座和温控系统，本装置为间断供料，可用于实验研究，甩盘中心凹陷处为加料皿，甩盘截面中间薄两端尖，针孔喷口位于甩盘壁水平中心线处，甩盘通过笼式支架接高压电，接收圈接地，甩盘由电机带动旋转将纺丝熔体甩至甩盘圆周，通过圆周上的针孔喷口附着在外壁形成大量微小液滴，在电场力作用下喷射成丝。本实用新型利用电场力和离心力的共同作用实现静电纺丝纤维的超细化，提高了纺丝效率。

Description

一种间断式离心熔体静电纺丝装置

技术领域

本实用新型涉及一种离心式静电纺丝装置，属于静电纺丝领域。

背景技术

作为一种直接制备纳米纤维的重要方法，静电纺丝法具有设备简单，操作容易等优点，因此静电纺丝技术引起了各国学者广泛关注。目前，世界各国研究者对静电纺丝进行了诸多的研究和探索，已有100多种高聚物利用静电纺丝法进行了纺丝。

但目前的静电纺丝装置存在很多缺点，比较普遍的静电纺丝装置采用单针头，单针头静电纺丝装置生产率只有0.1～1 g/h，生产成本高，难以实现产业化、规模化；而多针头静电纺丝机射流之间因静电作用相互排斥，使针头堵塞，纺丝质量低。为解决这些问题，本实用新型采用一种高速旋转的甩盘，熔体可在离心力和电场力的共同作用下，形成射流，大大提高纺丝效率和纤维质量。

发明内容

本实用新型提出了一种间断式离心熔体静电纺丝装置，主要包括底座、甩盘、接收圈、加热盘以及温控系统，熔体在离心力和静电力的共同作用下进行纺丝。本实用新型装置中，甩盘中心凹陷处为加料皿，物料放置于加料皿中，待物料加热至熔融，开启电机，使甩盘高速旋转，转速从3000到30000r/min可调，熔体在离心力的作用下甩至甩盘圆周，间断供料，能够观察物料状态。熔体通过甩盘圆周的针孔，附着在甩盘外壁形成大量微小液滴，小液滴在电场力和离心力的共同作用下形成泰勒锥，纺出大量纤维。这种离心熔体静电纺丝装置，间断式供料，简易方便，适合实验研究，并且结合了离心式纺丝与静电纺丝两种技术，使纺丝纤维直径大大降低。本装置也可以进行离心溶液静电纺丝。当关闭加热装置时即可进行常温纺丝。

本实用新型提出了一种间断式离心熔体静电纺丝装置，加料皿四周开口，熔体通过开口进入甩盘腔体内，加料皿正上方为笼式支架，笼式支架铆接在甩盘壁上，笼式支架上部中心处接高压电源，可使高压电源在甩盘高速旋转时保持不绕线，甩盘为高压电场正极，接收圈接地，为高压电场负极，甩盘截面为两端逐渐变窄，形状为中部平、两端尖，可使熔体在甩盘腔内无积料充分流动，针孔喷口均匀的分布在甩盘圆周壁上，针孔喷口直径小于0.1mm，喷口间距大于5mm。甩盘的外表面涂敷一层黑色涂料，提高辐射热吸收率，甩盘与旋转轴采用焊接方式连接，电机驱动旋转轴高速旋转，旋转轴通过轴承固定于底座上，使旋转轴在高速旋转时对中性好，甩盘下方依次为加热盘、绝热盘、接收圈，其中绝热盘可采用陶瓷材料，加热盘、绝热盘、接收圈通过螺钉固定与底座上，本装置温控探头采用非接触式红外温度热电偶，红外温度热电偶、温控箱、加热盘组成本装置的温控系统。

本实用新型提出的这种间断式离心熔体静电纺丝，能大大克服以往单针头效率低和多针头堵塞等缺点，提高纺丝效率，设备简单，所得纤维直径小且均匀。

附图说明

图1为本实用新型一种间断式离心熔体静电纺丝装置剖视图。

图中：1-笼式支架；2-加料皿；3-甩盘；4-针孔喷口；5-加热盘；6-纺丝纤维；7-接收圈；8-接地；9-绝热盘；10-底座；11-螺钉；12-轴承；13-旋转轴；14-联轴器，15-电机；16-温控箱；17-高压电源；18-红外温度热电偶。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细阐述。

如图1所示，加料皿（2）凹陷深度为甩盘（3）厚度的1/2，笼式支架（1）采用导电性能好的刚丝铆接在甩盘（3）上表面，高压电源（17）接在笼式支架（1）顶部中心处，甩盘（3）直径为160mm，尖端夹角为8°，针孔喷口（4）位于甩盘（3）壁的水平中心线上，直径为1mm，间距为5mm，甩盘（3）外壁面涂敷一种黑色涂层，提高辐射热吸收率，加热盘（5）、绝热盘（9）和接收圈（7）通过螺钉（11）固定在底座（10）上，防止装置运行过程中，因旋转轴（13）高速旋转引起晃动；接收圈（7）接地（8），采用高速变频电机（15）作为驱动装置，电机（15）与旋转轴（13）通过联轴器（14）连接，旋转轴（13）直径为20mm，选用6003型轴承（12），利用红外温度热电偶（18）作为测温探头，热电偶（18）和温控箱（16）以及加热盘（5）共同组成本装置的温控系统。纺丝过程中，将少量高聚物粒料放入加料皿（2）中，加热到熔融时，开启电机（15），甩盘（3）高速旋转，熔体被甩至甩盘（3）圆周针孔喷头（4）处，在针孔喷口（4）处形成液滴，在离心力和电场力的共同作用下，形成泰勒锥，泰勒锥被拉伸喷射，最终产生大量纺丝纤维（6），比以往的单针头和多针头式喷头，纺丝效率得到提高，且纺丝纤维直径更细更均匀。

Claims

1.一种间断式离心熔体静电纺丝装置，主要包括底座、甩盘、接收圈、加热盘以及温控系统，甩盘中心凹陷处为加料皿，加料皿四周开口，熔体通过开口进入甩盘腔体内，加料皿正上方为笼式支架，笼式支架铆接在甩盘壁上，笼式支架上部中心处接高压电源，可使高压电源在甩盘高速旋转时保持不绕线，甩盘为高压电场正极，接收圈接地，为高压电场负极，甩盘与旋转轴采用焊接方式连接，旋转轴通过轴承固定于底座上，甩盘下方依次为加热盘、绝热盘、接收圈，其中绝热盘可采用陶瓷材料，加热盘、绝热盘、接收圈通过螺钉固定与底座上,红外温度热电偶、温控箱、加热盘组成温控系统。

2.根据权利要求1所述的一种间断式离心熔体静电纺丝装置，其特征在于甩盘截面为两端逐渐变窄，形状为中部平、两端尖，可使熔体在甩盘腔内无积料充分流动。

3.根据权利要求1所述的一种间断式离心熔体静电纺丝装置，其特征在于甩盘外表面涂敷一种黑色涂料，提高辐射热吸收率。

4.根据权利要求1所述的一种间断式离心熔体静电纺丝装置，其特征在于纺丝针孔喷口均匀分布于甩盘圆周，针孔喷口直径小于0.1mm，喷口间距大于5mm。

5.根据权利要求1所述的一种间断式离心熔体静电纺丝装置，其特征在于测温探头为非接触式红外温度热电偶。

6.根据权利要求1所述的一种间断式离心熔体静电纺丝装置，其特征在于高速电机转速范围为3000-30000r/min。