制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的纺丝装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的纺丝装置，属于静电纺丝技术领域，其结构包括静电纺丝发生装置、接收装置、干燥装置和封闭装置，所述静电纺丝发生装置包括高压发生器、微量泵和针管，针管与微量泵相连通且在底端设有针管喷头；所述接收装置包括铝箔纸，铝箔纸位于所述针管喷头的正下方；所述干燥装置的工作头对应针管喷头与接收装置之间。本实用新型专利技术的装置操作简单、工艺易控制，且大片层的氧化石墨烯较好地包裹在聚丙烯腈复合纳米纤维表面，充分利用了氧化石墨烯较大的比表面积、良好的生物相容性等优点，其产品有望成为一种优良的复合材料。

Spinning device for preparing composite coating of polyacrylonitrile coated with graphene oxide

The utility model discloses a spinning device for preparing graphene oxide coated polyacrylonitrile composite nano fiber membrane, which belongs to the technical field of electrostatic spinning, the structure includes electrostatic spinning apparatus, a receiving device, a drying device and a sealing device, the electrostatic spinning generating device includes high pressure generator, micro pump and syringe needle is connected with. Through the micro pump and the bottom end is provided with a needle head; the receiving device comprises an aluminum foil, aluminum foil is located just below the needle tube nozzle; between the working head of the drying device corresponding to the needle nozzle and receiving device. The operation of the device of the utility model is simple and easy to control the process, and a large layer of graphene oxide well wrapped in polyacrylonitrile composite nano fiber surface, make full use of the graphene oxide with large specific surface area, good biocompatibility, the product is expected to be an excellent composite material.

【技术实现步骤摘要】
制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的纺丝装置
本技术涉及静电纺丝
，具体地说是一种制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的纺丝装置。
技术介绍
随着科技不断进步与发展，传统的单组分纳米材料已不能满足其在科技领域的应用要求。近年来，许多纳米科技领域的研究者致力于复合纳米材料的研究，将不同功能的纳米材料，如力学性能优异、热学性能显著的纳米材料，借助某种技术将其复合，制备出功能化的纳米材料。石墨烯由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成，是目前发现的最薄的二维材料。氧化石墨烯是石墨烯的衍生物，其片层结构含有丰富的含氧基团，这种特殊的结构使其蕴含了许多优异的物理化学性质，如高的比表面积和优良的导热性能、良好的生物相容性等。因结构中含有丰富的含氧基团，氧化石墨烯可稳定地分散在大多数极性有机溶剂中，这有利于氧化石墨烯与其它材料复合，增强材料的性能。目前，氧化石墨烯复合纳米纤维在光学、催化、过滤以及细胞支架材料等领域得到广泛应用。制备氧化石墨烯复合纳米纤维有多种方法，包括自组装技术、化学气相沉积法、静电纺丝技术。与其他方法相比，静电纺丝技术制备氧化石墨烯纳米纤维具有操作简单、制备工艺成熟等优势。尽管有研究组报道通过静电纺丝技术成功制备出氧化石墨烯复合纳米纤维，但是制备的氧化石墨烯纳米纤维直径部分不均匀且有串珠状结构，严重限制了氧化石墨烯复合材料的应用。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本技术的目的在于提供一种制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的纺丝装置，该装置操作简单且制备的复合纳米纤维形貌良好、无串珠结构。本技术解决其技术问题所采取的技术方案为：制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的纺丝装置，包括静电纺丝发生装置、接收装置、干燥装置和封闭装置，静电纺丝发生装置、接收装置和干燥装置均位于封闭装置的内部；所述静电纺丝发生装置包括高压发生器、微量泵和针管，针管与微量泵相连通且在底端设有针管喷头；所述接收装置包括铝箔纸，铝箔纸位于所述针管喷头的正下方；所述高压发生器的正极与所述针管喷头相连，高压发生器的负极与所述铝箔纸相连；所述干燥装置的工作头对应针管喷头与接收装置之间。为实现针管喷头与铝箔纸之间的垂直距离可调，一种可选择的技术方案为：所述铝箔纸设置在操作平台上，所述操作平台的下方设有调节操作平台高度的第一升降装置。在铝箔纸下方设置可调节高度的操作平台，可以实现铝箔纸的上下移动，从而调整针管喷头与铝箔纸之间的垂直距离。为实现针管喷头与铝箔纸之间的垂直距离可调，另一种可选择的技术方案为：所述针管安装在第二升降装置上，第二升降装置带动针管上下移动。将针管安装在第二升降装置上，可实现针管的上下移动，从而调整针管喷头与铝箔纸之间的垂直距离。进一步的技术方案为：所述针管喷头上套置有一环形电极。在针管喷头上设置环形电极，在高压发生器产生高压后，在针管喷头与接收装置之间形成固定的电场区域，提升所制得的纳米纤维的形貌和品质。环形电极可采用铝箔纸制成。进一步的技术方案为：所述第一升降装置包括丝杠和螺母套，所述丝杠安装在操作平台底面的四个角处，所述螺母套分别与丝杠相配合，所述螺母套同步旋转驱动所述丝杠做往复直线运动。一种可选择的第一升降装置的驱动方案为：所述螺母套通过驱动齿轮进行驱动，两个相邻的驱动齿轮之间设置有传动齿轮以实现驱动齿轮同步旋转，主动驱动齿轮与摇柄之间通过锥齿轮传动机构相连接。另一种可选择的第一升降装置的驱动方案为：所述螺母套通过驱动蜗轮进行驱动，两个相邻的驱动蜗轮之间设置有传动蜗轮以实现驱动蜗轮同步旋转，主动驱动蜗轮与摇柄之间通过蜗轮蜗杆机构相连接，摇柄安装在蜗杆的末端。锥齿轮传动机构或者蜗轮蜗杆机构在传递动作的过程中，改变了动作的传递方向，便于人们的操作。进一步的技术方案为：所述第二升降装置包括丝杠和螺母套，所述丝杠活动安装在底座上，所述螺母套与所述丝杠相配合，所述针管安装在螺母套上，丝杠原位旋转带动螺母套做往复直线运动。第一升降装置和第二升降装置均采用丝杠传动副，精确度高，维护简单，使用寿命长，可以实现微小距离的调整。进一步的技术方案为：所述干燥装置的工作头为250W红外线灯泡。采用红外线灯泡作为干燥装置，成本低廉，干燥效果好，易于操作。进一步的技术方案为：所述针管喷头与所述铝箔纸之间的垂直距离为15～20cm，所述针管喷头的出液流量为1.0～3.0ml/h，所述铝箔纸的大小为20～30cm2。当各项数据在上述范围时，制备出的纳米纤维品质好，且降低装置的成本。所述的密封装置为可打开的有机玻璃罩。有机玻璃罩既能将装置与外界隔离，又不影响对装置工作过程的观察，在制备工作的准备阶段，可将有机玻璃罩打开，调整操作平台的高度以及针管喷头与铝箔纸之间的距离等，准备工作完成后，装置工作过程中，应使用有机玻璃罩将装置与外界隔离。本技术的有益效果是：1、本技术的一种制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的纺丝装置，通过高压发生器产生高压，在针管喷头与接受装置之间形成电场区域，增加干燥装置后，可快速除去喷射流中的溶剂，同时也有效地避免了较高湿度对制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的不利影响。该装置设计简单且巧妙合理，所制得的氧化石墨烯复合纳米纤维形貌良好、无串珠结构，直径分布均匀。2、针管喷头与铝箔纸之间的距离可以调节，根据不同的情况设置不同的距离，使用灵活、操作简便，提升所制备的复合纳米纤维的品质。附图说明图1为本技术实施例的结构示意图；图2为本技术实施例所制得的制得的氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维的扫描电镜图。图中：1针管，2环形电极，3干燥装置，4铝箔纸，5操作平台，6高压发生器，7封闭装置。具体实施方式下面结合说明书附图和具体实施例对本技术作进一步的描述：实施例一：如图1所示，制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的纺丝装置，包括静电纺丝发生装置、接收装置、干燥装置3和封闭装置7，静电纺丝发生装置、接收装置和干燥装置3均位于封闭装置7的内部；所述静电纺丝发生装置包括高压发生器6、微量泵和针管1，针管1与微量泵相连通且在底端设有针管喷头；所述接收装置包括铝箔纸4，铝箔纸4位于所述针管喷头的正下方；所述高压发生器6的正极与所述针管喷头相连，高压发生器6的负极与所述铝箔纸4相连；所述干燥装置3的工作头对应针管喷头与接收装置之间。为实现针管喷头与铝箔纸之间的垂直距离可调，所述铝箔纸4设置在操作平台5上，所述操作平台5的下方设有调节操作平台5高度的第一升降装置。在铝箔纸4下方设置可调节高度的操作平台5，可以实现铝箔纸4的上下移动，从而调整针管喷头与铝箔纸4之间的垂直距离。所述针管喷头上套置有一环形电极2。在针管喷头上设置环形电极2，在高压发生器6产生高压后，在针管喷头与接收装置之间形成固定的电场区域，提升所制得的纳米纤维的形貌和品质。环形电极2可采用铝箔纸制成。所述第一升降装置包括丝杠和螺母套，所述丝杠安装在操作平台5底面的四个角处，所述螺母套分别与丝杠相配合，所述螺母套同步旋转驱动所述丝杠做往复直线运动。所述螺母套通过驱动齿轮进行驱动，两个相邻的驱动齿轮之间设置有传动齿轮以实现驱动齿轮同步旋转，主动驱动齿轮与摇柄之间通过锥齿轮传动机构相连接。所述干燥装本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的纺丝装置，其特征是，包括静电纺丝发生装置、接收装置、干燥装置和封闭装置，静电纺丝发生装置、接收装置和干燥装置均位于封闭装置的内部；所述静电纺丝发生装置包括高压发生器、微量泵和针管，针管与微量泵相连通且在底端设有针管喷头；所述接收装置包括铝箔纸，铝箔纸位于所述针管喷头的正下方；所述高压发生器的正极与所述针管喷头相连，高压发生器的负极与所述铝箔纸相连；所述干燥装置的工作头对应针管喷头与接收装置之间。

【技术特征摘要】
1.制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的纺丝装置，其特征是，包括静电纺丝发生装置、接收装置、干燥装置和封闭装置，静电纺丝发生装置、接收装置和干燥装置均位于封闭装置的内部；所述静电纺丝发生装置包括高压发生器、微量泵和针管，针管与微量泵相连通且在底端设有针管喷头；所述接收装置包括铝箔纸，铝箔纸位于所述针管喷头的正下方；所述高压发生器的正极与所述针管喷头相连，高压发生器的负极与所述铝箔纸相连；所述干燥装置的工作头对应针管喷头与接收装置之间。2.根据权利要求1所述的制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的纺丝装置，其特征是，所述铝箔纸设置在操作平台上，所述操作平台的下方设有调节操作平台高度的第一升降装置。3.根据权利要求1所述的制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的纺丝装置，其特征是，所述针管安装在第二升降装置上，第二升降装置带动针管上下移动。4.根据权利要求1所述的制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的纺丝装置，其特征是，所述针管喷头上套置有一环形电极。5.根据权利要求2所述的制备氧化石墨烯包裹聚丙烯腈复合纳米纤维膜的纺丝装置，其特征是，所述第一升降装置包括丝杠和螺母套，所述丝杠安装在操作平台底面的四个角处，所述螺母套分别与丝杠相配合，所述螺母套同步旋转驱动所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯章启，王婷，
申请(专利权)人：苏州纳赛博丝新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32