一种微纳米纤维制备装置，包括水箱、箱体、匀速供液推进泵、注射器和收集器。水箱设于箱体上方。水箱下端设有三通导水管，三通导水管另两端分别设有出水管，出水管下端伸入箱体内。两出水管正下方分别设有金属铁皮环。金属铁皮环的正下方设有金属桶。两金属铁皮环通过内部电线分别与两金属桶交叉相连。医用注射器前端设有针头。医用注射器设于匀速供液推进泵之上。其中一金属铁皮环通过外部电线与收集器相连。另一金属铁皮环通过外部电线与医用注射器上的针头相连。收集器设于针头正前方。本发明专利技术能够替代价格较贵的高压直流电源，同时可不依赖市电，在停电或没电的情况下也能利用静电纺丝技术制备微纳米纤维；且简易、节能、无污染。染。染。
【技术实现步骤摘要】
一种微纳米纤维制备方法及装置
[0001]本专利技术属于静电纺丝
，具体涉及一种微纳米纤维制备方法及装置。
技术介绍
[0002]在所有微纳米纤维制备方法中，静电纺丝技术被认为是最简单易操作，低价易推广的方法。特别是涉及一维长纳米材料制备时，无论是纯高分子聚合物纤维，还是复合功能纳米纤维，静电纺丝技术往往是首选。究其原因，正是此技术进入门槛低，制备产品性能好、应用广。目前此技术完全可走出实验室，进入市场各大行业。具体应用或产品较多体现在过滤材料（过滤网、防雾霾纱窗、防护口罩等）、传感器（力学拉伸传感器、气体敏感传感器等）、生物医学（人工血管、快速止血等）等多方面领域。目前，市面上最常见的静电纺丝设备主要包括纤维发生器和纤维收集器。纤维发生器主要就是高压直流电源，价格约4~5千元左右，按一般使用性能要求，不超过一万元。最简单的纤维收集器是平面金属（一般用铝箔）。纺丝过程是将高分子聚合物溶液装入带有金属针头的纺丝液容器中，并将高压直流电源的正极连接金属针头，负极连接纤维收集器。按电场约1 千伏/厘米的参考值进行设置纺丝距离（一般纺丝距离10~20厘米，纺丝电压10~30千伏）。聚合物溶液在强电场中会经历变形、射流、拉伸、劈裂等过程，最终会形成微纳米级别的纤维，沉积在收集器上。一般在没有任何干涉操作下，得到的产物为无纺布形式。
[0003]静电纺丝技术价格低廉是相对的。搭建一套比较正规的静电纺丝装置需花费近万元。更重要的是，此项技术极为依赖高压电源。这味着在没有高压电源或者停电的情况下，此技术也就失去了动力源，无法正常工作。因此，亟需寻求一种高压电源的替代品。在这方面，中国专利201110255225.8公布了一种旋转圆盘感应起电式静电纺丝装置。无论教科研工作人员还是企业制造业人员，都需要一种新的更加灵活机动和低成本的静电纺丝装置。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于解决静电纺丝技术对高压直流电源的过分依赖性，并且设计一套组装极为简单、取材极为方便的超低价、极简易的静电纺丝装置。最简易静电纺丝装置的成本可控制在十元以内。并且依然能满足微纳米尺度的纤维的制备。让静电纺丝技术得到更大推广。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采取如下技术方案：一种微纳米纤维制备装置，包括水箱、箱体、匀速供液推进泵、注射器和收集器。
[0006]所述水箱设于箱体的上方，所述箱体为长方体结构。
[0007]优选的，所述箱体尺寸为长
×
宽
×
高=39.0厘米
×
21.0厘米
×
50.0厘米。
[0008]所述水箱的下端设置有三通导水管，所述三通导水管的另两端分别设置有水流量控制阀一和水流量控制阀二。
[0009]所述水流量控制阀一的下端设置有出水管一，所述出水管一的下端伸入到箱体内。
[0010]所述水流量控制阀二的下端设置有出水管二，所述出水管二的下端伸入到箱体内。
[0011]优选的，所述出水管一和出水管二的口径为二点五毫米。
[0012]所述箱体内悬挂设置有金属铁皮环一和金属铁皮环二，所述金属铁皮环一位于出水管一的正下方，所述金属铁皮环二位于出水管二的正下方。
[0013]所述金属铁皮环一和金属铁皮环二分别为上下两端开口的环状结构。
[0014]优选的，所述金属铁皮环一和金属铁皮环二上分别设置有横向标尺和竖向标尺，所述横向标尺可以在箱体上水平移动，所述竖向标尺可以在箱体上进行上下移动；所述金属铁皮环一和金属铁皮环二可分别通过调节水平移动的横向标尺和上下移动的竖向标尺来控制位置。
[0015]优选的，所述金属铁皮环一和金属铁皮环二的尺寸为：高度五厘米，直径为七点二厘米。
[0016]所述箱体内设置有金属桶二和金属桶一，所述金属桶二位于金属铁皮环一的正下方，所述金属桶一位于金属铁皮环二的正下方。
[0017]所述金属铁皮环一下端设置有内部电线一，所述内部电线一的另一端与金属桶一相连。所述金属铁皮环二下端设置有内部电线二，所述内部电线二的另一端与金属桶二相连。从而使得金属铁皮环一、金属铁皮环二通过内部电线一和内部电线二交叉与金属桶一、金属桶二相连，即一个圆环正下方的圆筒用电线与另一个圆环相连接。
[0018]进一步的，所述箱体内金属桶一和金属桶二的下方设置有绝缘缓冲垫。
[0019]优选的，所述金属桶一和金属桶二的尺寸是：高度十二点五厘米，直径是十三厘米。
[0020]所述医用注射器的前端设置有针头。优选的，所述医用注射器采用五毫升的医用注射器。
[0021]所述医用注射器设置在匀速供液推进泵之上。通过匀速供液推进泵实现匀速可持续供液。
[0022]所述箱体内金属铁皮环一上设置有外部电线一，所述外部电线一的另一端伸出箱体并与收集器相连。
[0023]所述箱体内金属铁皮环二上设置有外部电线二，所述外部电线二的另一端伸出箱体并与医用注射器上的针头相连。
[0024]所述收集器为微纳米纤维收集器，优选采用铝箔材料制作而成。
[0025]所述收集器设置在针头的正前方。优选的，所述针头与收集器之间的最近距离（即纺丝距离）为两厘米。
[0026]一种使用上述微纳米纤维制备装置的微纳米纤维制备方法，具体包括如下步骤：a 用电子天平称取1.0克聚乙烯醇，加入到锥形瓶中；b 再加入9.0克去离子水，混合后密封锥形瓶，得到质量分数为10%的聚乙烯醇（PVA）溶液；c 用磁力搅拌器,在30℃水浴下搅拌2小时得纺丝液；d 搅拌时间结束后，取配好的纺丝液加入到医用注射器当中，设置好匀速供液推进泵的推进速率；
e 向水箱中加满自来水，之后打开水流量控制阀二和水流量控制阀一,使初始水流速度为0.5米/秒；f 经过几秒之后，针头与收集器之间产生高压，静电纺丝过程即可开始实施；g 在收集器处收集微纳米纤维。
[0027]本专利技术的有益效果为：1、能够替代价格较贵的高压直流电源，同时可以不依赖市电，即在停电或者没电的情况下也能利用静电纺丝技术制备微纳米纤维；2、专利技术装置极为简单，组装材料来源广，涉及到的材料均日常可见，例如自来水、塑料管、铁皮桶、电线等等；3、可实现超低价的装置组装，如果单纯想搭建一个演示装置来示范微纳米纤维的制备过程，一套最简易成本可控制在十元以内；4、节能，利用水流发电实现高压，过程无污染、不耗能，而且还可回收重复利用。
附图说明
[0028]图1为本专利技术主体外部结构示意图；图2为本专利技术主体内部结构示意图；图3为利用本专利技术制备的微纳米纤维扫描电镜（较小放大倍数）图片；图4为利用本专利技术制备的微纳米纤维扫描电镜（1万倍放大）图片。
[0029]附图标记：1
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水箱，2
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箱体，3
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三通导水管，4
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外部电线一，5
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外部电线二，6
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匀速供液推进泵本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微纳米纤维制备装置，其特征在于：包括水箱、箱体、匀速供液推进泵、注射器和收集器；所述水箱设于箱体的上方，所述箱体为长方体结构；所述水箱的下端设置有三通导水管，所述三通导水管的另两端分别设置有水流量控制阀一和水流量控制阀二；所述水流量控制阀一的下端设置有出水管一，所述出水管一的下端伸入到箱体内；所述水流量控制阀二的下端设置有出水管二，所述出水管二的下端伸入到箱体内；所述箱体内悬挂设置有金属铁皮环一和金属铁皮环二，所述金属铁皮环一位于出水管一的正下方，所述金属铁皮环二位于出水管二的正下方；所述箱体内设置有金属桶二和金属桶一，所述金属桶二位于金属铁皮环一的正下方，所述金属桶一位于金属铁皮环二的正下方；所述金属铁皮环一下端设置有内部电线一，所述内部电线一的另一端与金属桶一相连，所述金属铁皮环二下端设置有内部电线二，所述内部电线二的另一端与金属桶二相连；所述医用注射器的前端设置有针头，所述医用注射器设于匀速供液推进泵之上；所述箱体内金属铁皮环一上设置有外部电线一，所述外部电线一的另一端伸出箱体并与收集器相连；所述箱体内金属铁皮环二上设置有外部电线二，所述外部电线二的另一端伸出箱体并与...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩维华，胡静，袁金秀，张英超，李成杰，
申请(专利权)人：潍坊科技学院，
类型：发明
国别省市：
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