一种手持式微分离心电纺装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种手持式微分离心电纺装置及其使用方法，装置主要包括安全罩、铁丝、金属挡板、金属夹层、内带扇叶的金属旋转筒、塑料外壳、深沟球轴承、手动偏心轮、输液管、储液槽、转盘、六角螺栓、电动风机、接地线、锂电池、微型高压静电发生器、弹簧和点动式开关，利用电动风机、微型高压静电发生器以及金属旋转筒三种主要元器件完成溶液离心电纺，并通过设立夹层等结构使得可纺性溶液中的溶剂在产生射流前尽可能少的挥发到空气中，满足了设备小型化、轻量化、便携化的设计需求，手动偏心轮可以调节可纺性溶液的滴流速度，整个设备可装卸性高，便于材料和装置零件的清洗和更换，使用者也可更加直观感受到溶液离心静电纺丝的整个原理及过程。原理及过程。原理及过程。

【技术实现步骤摘要】
一种手持式微分离心电纺装置及其使用方法


[0001]本专利技术是指一种手持式微分离心电纺装置及其使用方法，包含两种不同的供电模式以及其元件布置，属于静电纺丝领域。该装置用于通过溶液静电纺丝法制备纳米纤维。

技术介绍

[0002]目前溶液静电纺丝法是一种制备微纳米纤维的方法，与其他方法相比较溶液静电纺丝法具有原料来源广泛、纺丝成本低廉、可规模化制备等优势。生产出来的微纳米薄膜在微纳过滤、锂电池隔膜、生物医药等领域展现出极大的应用潜力，引起研究者的广泛关注。
[0003]现有的研究及产业化应用围绕静电纺丝纤维批量化生产装置产生了大量创新，但是并没有设计出便携式、小体积易操作的微型静电纺丝装置。由于这类小型装置在实验室应用、家用、临床医用及作为教学演示教具等方面具有巨大潜力，所以寻求设计一种便携式、小体积、易操作的手持式微分离心电纺装置具有广泛的应用前景和研究价值。
[0004]针对以上问题，本专利技术提出一种手持式微分离心电纺装置及其使用方法。通过利用电动风机及金属旋转筒两个主要元器件，改进传统的单针静电纺丝工艺，使其在微分作用的引入下，制造纤维的直径更小，产量更高。该装置能够广泛用于实验室应用、家用、临床医用及作为教学演示教具等方面的小批量纤维制备。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种手持式微分离心电纺装置及其使用方法，利用电动风机吹出的气流带动尾部旋转筒的旋转，完成整个离心电纺的主要工艺流程，并通过设立夹层等结构使得可纺性溶液中的溶剂在产生射流前尽可能少的挥发到空气中，满足了设备小型化、轻量化、便携化的设计需求，使得利用可纺性溶液制备纤维的方法更加容易。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种手持式微分离心电纺装置，主要包括安全罩、铁丝、金属挡板、金属夹层、内带扇叶的金属旋转筒、塑料外壳、深沟球轴承、手动偏心轮、输液管、储液槽、转盘、六角螺栓、电动风机、接地线、锂电池、微型高压静电发生器、弹簧和点动式开关，塑料外壳为倒置的L型，类似于家用头发吹干用的吹风机，塑料外壳的水平段右侧丝出口端依次安装安全罩、内带扇叶的金属旋转筒和深沟球轴承，深沟球轴承外径固定到塑料外壳中的沟槽中；内带扇叶的金属旋转筒的后端内部固定有扇叶，内带扇叶的金属旋转筒的内径焊接一个金属夹层，内带扇叶的金属旋转筒的内径与金属夹层外径间有间隙，金属夹层与金属旋转筒之间的距离应在0.5
‑
1cm之间，距离过小易导致可纺性溶液难以进入夹层，距离过大失去设立夹层的意义，二者均影响旋转筒的微分效果；纺丝液体可以从间隙中飞出，在扇叶右侧距离出口一定距离由铁丝焊接固定一块金属挡板，金属挡板应选取1mm厚，金属挡板将随扇叶吹出的纺丝液挡落到金属夹层，将金属夹层、铁丝、金属挡板等焊接到内带扇叶的金属旋转筒的指定位置中，内带扇叶的金属旋转筒的左端有一圆孔，内带扇叶的金属旋转筒右端与金属夹层右端可以平齐，内带扇叶的金属旋转筒左端与金属夹层左端有一段距离，金属夹层轴向长度稍短，保证大部分的纺丝液流入金属夹层与金属旋转
筒之间的间隙中；金属挡板被铁丝固定在金属夹层内侧，与金属旋转筒同轴，与金属旋转筒的轴向误差应保持在2mm以内，金属挡板过厚会提升轴向固定的难度，轴向误差过大也会影响旋转筒的旋转；将内带扇叶的金属旋转筒缓慢旋入深沟球轴承的内圈，期间要保证对称旋进，保证其在轴向方向上无明显偏移，旋转筒与深沟球轴承同轴，旋转筒与深沟球轴承内圈的轴向偏差要控制在0.5mm以内，若轴向偏差大于0.5mm，会导致整个装置在运行过程中产生剧烈震动，影响整个离心微分静电纺丝过程；将锂电池、微型高压静电发生器、电动风机、储液槽几个元件安装固定到塑料外壳L段竖直手握段内，外形有弧形便于手握；连接好相应的电路，使装置的内部电路均完成连接，包括将高压输出线焊接到裸露出来的深沟球轴承外圈上的某点；储液槽通过塑料外壳内的沟槽固定在整个装置的上部，排液口在其底部靠近塑料外壳的一旁；输液管通过热熔胶与储液槽连接在一起，随后被塑料外壳上的凸起夹住紧靠内壁，手动偏心轮也凸出于外壳；输液管末端被外壳内部的高脚凸起固定后放入金属旋转筒中，要保证输液管末端放入旋转筒内5cm左右，进入长度过短会导致在实验过程中输液管逸出旋转筒，进入长度也不应过长，应防止输液管进入过长导致其末端不再下垂。本装置利用常温可静电纺丝溶液进料，可以是PPESK纺丝液、PES
‑
C/PES
‑
CB复合纺丝液等常温下可进行溶液纺丝的溶液；纺丝溶液储存在储液槽中，储液槽材质可为PP等化学性质稳定的塑料材质；常温可静电纺丝溶液从储液槽的进液口倒入后通过六角螺栓将进液口关闭，控制气压平衡的转盘也安装到储液槽相应位置。
[0007]本专利技术除描述将所有元件都汇聚于塑料外壳内，采用直流电池供电的一种装置设计以外，还描述了将静电发生器放置在塑料外壳外，并采用220V交流电供电的一种装置设计。
[0008]本专利技术涉及的一种手持式微分离心电纺装置，在安装过程中，储液槽通过塑料外壳内的沟槽固定在整个装置的上部，排液口在其底部靠近塑料外壳的一旁；输液管通过热熔胶与储液槽连接在一起，随后被塑料外壳上的凸起夹住紧靠内壁，手动偏心轮也凸出于外壳；。
[0009]本专利技术涉及的一种手持式微分离心电纺装置，空气从装置塑料外壳上的孔洞进入，经过电动风机的扇叶提高风速后流入到金属旋转筒中，孔洞直径为5mm，分布面积与电动风机扇叶的有效面积一样大；电动风机的选择应注意以下几点：应有二级调速功能，低速档风速时可让金属旋转筒以200r/min的速度旋转，高速档风速时可让金属旋转筒以300r/min的速度旋转。根据实验结果显示，当金属旋转筒的速度小于200r/min时，金属旋转筒不足以克服可纺性溶液重力的作用，微分作用不强，无法制出高产、低直径的纤维；当金属旋转筒的速度大于300r/min时，电动风机吹出的气流风速过快，溶液所受的轴向力过大，使其过早逸出旋转筒，同样严重影响溶液静电纺丝过程。
[0010]本专利技术一种手持式微分离心电纺装置，塑料外壳固定深沟球轴承的沟槽下端有一深度为3cm的缺口，微型高压静电发生器的高压输出线通过该缺口焊接到深沟球轴承的外圈上，使得金属旋转筒整体带有高压静电，接收板接地，旋转筒与接收板之间形成电场。需要说明的是，该装置使用时所加高压静电约20kV，与其搭配的纺丝距离应为10cm左右。纺丝距离太大时静电作用力太小，无法产生射流；纺丝距离太小时会因击穿而无法继续纺丝。
[0011]本专利技术一种手持式微分离心电纺装置，其中塑料外壳材质要求在30kv静电下不导电，可以但不限于聚醚醚酮这种材料；塑料外壳一端安装一个可拆卸的塑料材质安全罩，可
起到保护使用者不与可纺性溶液以及高压静电场直接接触的作用。安全罩上周向均布排气孔，气体不会因无法排出在安全罩内形成旋流，提高安全性，有利于纤维的规整收集。输液管材料同样要求绝缘材料，且有一定柔韧性。
[0012]本专利技术一种手持式微分离心电纺装置，塑料外壳手握处的直径应为50mm左右，直径太大或太小都会影响使用者的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手持式微分离心电纺装置，其特征在于：主要包括安全罩、铁丝、金属挡板、金属夹层、内带扇叶的金属旋转筒、塑料外壳、深沟球轴承、手动偏心轮、输液管、储液槽、转盘、六角螺栓、电动风机、接地线、锂电池、微型高压静电发生器、弹簧和点动式开关，塑料外壳为倒置的L型，类似于家用头发吹干用的吹风机，塑料外壳的水平段右侧丝出口端依次安装安全罩、内带扇叶的金属旋转筒和深沟球轴承，深沟球轴承外径固定到塑料外壳中的沟槽中；内带扇叶的金属旋转筒的后端内部固定有扇叶，内带扇叶的金属旋转筒的内径焊接一个金属夹层，内带扇叶的金属旋转筒的内径与金属夹层外径间有间隙，纺丝液体可以从间隙中飞出，在扇叶右侧距离出口一定距离由铁丝焊接固定一块金属挡板，金属挡板将随扇叶吹出的纺丝液挡落到金属夹层，将金属夹层、铁丝、金属挡板等焊接到内带扇叶的金属旋转筒的指定位置中，内带扇叶的金属旋转筒的左端有一圆孔，内带扇叶的金属旋转筒右端与金属夹层右端可以平齐，内带扇叶的金属旋转筒左端与金属夹层左端有一段距离，金属夹层轴向长度稍短，保证大部分的纺丝液流入金属夹层与金属旋转筒之间的间隙中；金属挡板被铁丝固定在金属夹层内侧，与金属旋转筒同轴；将内带扇叶的金属旋转筒缓慢旋入深沟球轴承的内圈，期间要保证对称旋进，保证其在轴向方向上无明显偏移，旋转筒与深沟球轴承同轴；将锂电池、微型高压静电发生器、电动风机、储液槽几个元件安装固定到塑料外壳L段竖直手握段内，外形有弧形便于手握；连接好相应的电路，使装置的内部电路均完成连接，包括将高压输出线焊接到裸露出来的深沟球轴承外圈上的某点；储液槽通过塑料外壳内的沟槽固定在整个装置的上部，排液口在其底部靠近塑料外壳的一旁；输液管通过热熔胶与储液槽连接在一起，随后被塑料外壳上的凸起夹住紧靠内壁，手动偏心轮也凸出于外壳；输液管末端被外壳内部的高脚凸起固定后放入金属旋转筒中。2.根据权利要求1所述的一种手持式微分离心电纺装置，其特征在于：金属夹层与金属旋转筒之间的间隙距离应在0.5
‑
1cm之间。3.根据权利要求1所述的一种手持式微分离心电纺装置，其特征在于：金属挡板选取1mm厚，旋转筒与深沟球轴承同轴，内圈的轴向偏差要控制在0.5mm以内，输液管末端放入旋转筒内5cm。4.根据权利要求1所述的一种手持式微分离心电纺装置，其特征在于：将静...

【专利技术属性】
技术研发人员：安瑛，李骜原，李好义，莫振宇，刘宇亮，丁玉梅，杨卫民，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：