一种线型静电纺丝装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种线型静电纺丝装置及使用方法，属于纳米纤维静电纺丝和纺织机械技术领域，包括：固定支架、供液棉芯、螺旋金属线、高压静电发生器、旋转拧紧接头、接收辊筒和接地线；供液棉芯安装在固定支架上部，螺旋金属线缠绕在供液棉芯表面，高压静电发生器安装在固定支架上，螺旋金属线的左端与高压静电发生器电连接，螺旋金属线的右端与旋转拧紧接头连接，接收辊筒转动连接在固定支架下部，接收辊筒通过接地线接地。本发明专利技术采用拧紧式的螺旋金属线作为纺丝的喷头，有效引导调控泰勒锥的成形与分布，实现在工业上进行批量化制备纳米纤维的静电纺丝技术，纤维直径均匀，易于调控射流分布密度，明显提高了纳米纤维的直径细度和直径分布均匀性。布均匀性。布均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种线型静电纺丝装置及使用方法


[0001]本专利技术属于纳米纤维静电纺丝和纺织机械
，尤其涉及一种线型静电纺丝装置及使用方法。

技术介绍

[0002]聚合物纳米纤维具有直径小、比表面积大、孔隙率高且表面形貌可调控等特性，在光、电、磁、热等方面表现出良好的物理化学性能，在生物医药、能源、环保、电子信息等领域表现出很大的应用潜力和市场价值。目前制备纳米纤维的技术包括熔喷法、模板合成法、自组装和静电纺丝等。静电纺丝技术可实现连续、稳定、高效制备纳米纤维，被行业内公认为是可实现产业化制备纳米纤维的一项重要技术。
[0003]静电纺丝技术是指溶液或熔体在高压静电场下形成泰勒锥，当电场力足够强大使得液滴克服表面张力后拉伸细化产生射流，射流劈裂、旋转鞭动并挥发自身溶剂，最后固化并沉积在接收板上得到纤维的过程。迄今为止，相关研究团队研发了各种形式的静电纺丝方法和生产装置，按照喷头类型包括磁流体式、滚筒式、圆盘式、金字塔式、锯齿式等。新的技术和方法相比于传统的单针式静电纺丝，在纤维的生产效率方面有所提升。中国专利201210177134.1公开了一种气泡静电纺丝装置，通过在贮液池中设置喷气管，通过喷气作用在溶液表面形成大量气泡而进一步实现纺丝的效果。但是气泡在电场力作用下破裂大小不均，表面自组织形成泰勒锥和射流分布位置较难控制，纤维直径分布较宽且需要的纺丝电压较高。中国专利201310032194.9公开了一种伞状静电纺丝喷头及静电纺丝方法，此方法可以显著提升泰勒锥和射流的分布密度，进而有效提高纳米纤维的产量，但是伞状喷头表面分布的大量溶液与外界环境直接接触，容易致使溶剂快速挥发，影响到纤维的直径分布均匀性等质量问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种线型静电纺丝装置及使用方法，采用一种拧紧式的螺旋金属线作为纺丝喷头，提供一种有效引导调控泰勒锥的成形与分布，并可在工业上进行批量化制备纳米纤维的静电纺丝技术。同时，解决目前批量化无针静电纺丝技术中存在纤维直径不均匀，纺丝操作电压大、纺丝溶液溶剂挥发和射流密度分布调控难的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种线型静电纺丝装置，包括：固定支架、供液棉芯、螺旋金属线、高压静电发生器、旋转拧紧接头、接收辊筒和接地线；所述供液棉芯左端固定安装在所述固定支架上部，所述螺旋金属线缠绕在所述供液棉芯的外表面，所述高压静电发生器安装在所述固定支架上，所述螺旋金属线的左端与所述高压静电发生器电连接，所述螺旋金属线的右端与所述旋转拧紧接头连接，所述接收辊筒转动连接在所述固定支架的下部。
[0007]进一步地，所述供液棉芯包括柔性软管和棉芯；所述柔性软管左端固定安装在所述固定支架上部，所述柔性软管上均匀分布有多个出液孔，所述棉芯包裹在所述柔性软管
的外表面。
[0008]进一步地，还包括供液装置，所述供液装置包括供液注射器和输液管，所述供液注射器安装在所述固定支架上，所述输液管的两端分别连通所述供液注射器和所述柔性软管。
[0009]进一步地，所述供液装置还包括溶液推进器，所述溶液推进器安装在所述固定支架上，所述供液注射器安装在所述溶液推进器上。
[0010]进一步地，还包括电机，所述电机安装在所述固定支架上，所述旋转拧紧接头与所述电机的输出端固定连接。
[0011]进一步地，所述接收辊筒能够在竖直方向上沿所述固定支架上下移动。
[0012]进一步地，所述高压静电发生器电压调节范围为0
‑
80kV。
[0013]进一步地，所述溶液推进器流速调节范围为1
‑
30mL/h。
[0014]进一步地，所述接收辊筒通过所述接地线接地。
[0015]一种线型静电纺丝装置的使用方法，包括如下步骤：
[0016]S1：将螺旋金属线包裹在供液棉芯外侧，并固定在固定支架上；调整接收辊筒与螺旋金属线之间的纺丝距离，调节接收辊筒以一定速度转动；
[0017]S2：将纺丝溶液装入供液注射器内，溶液推进器使得纺丝溶液以一定的流量通过输液管至供液棉芯；
[0018]S3：开启电机，螺旋金属线以一定的速度旋转拧紧棉芯；
[0019]S4：打开高压静电发生器，调节电压至所需的纺丝电压水平，在螺旋金属线和接收辊筒之间形成高压静电场；下落的液滴在强大的电场力作用下形成泰勒锥进而被拉伸产生大量的纤维射流，射流经鞭动细化和溶剂挥发，最后固化沉积在接收辊筒上得到静电纺丝纳米纤维；
[0020]S5：当供液棉芯上溶液拧干后，调整电机反向旋转至原位，同时开启溶液推进器进行供液，重复步骤S1
‑
S4。
[0021]本专利技术的有益效果在于：
[0022]1)本专利技术采用拧紧式的螺旋金属线作为纺丝喷头，有效利用拧紧的作用力和溶液的自身重力引导泰勒锥的成形，可以调控溶液在螺旋金属线表面呈现均匀的线型分布，进而提升纳米纤维的直径分布均匀性。
[0023]2)通过调整螺旋金属线的初始固定距离和电机旋转的速度，可以调节供液棉芯的受力，液滴产生的形状大小和液滴产生的速率，进而有效控制射流的分布密度以及纳米纤维的产量。
[0024]3)与目前大部分无针静电纺丝技术相比，结构简单，操作方便，减少溶剂的挥发；结合螺旋金属线拧紧作用力和液滴自身重力有效引导泰勒锥的成形，可以降低静电纺丝阈值电压；同时本专利技术技术也具备批量化制备纳米纤维的潜力。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图。
[0026]图1是一种线型静电纺丝装置的结构示意图。
[0027]图2是供液棉芯内部结构示意图。
[0028]其中，图中：
[0029]1‑
固定支架、2
‑
高压静电发生器、3
‑
输液管、4
‑
供液注射器、5
‑
溶液推进器、6
‑
螺旋金属线、7
‑
供液棉芯、8
‑
旋转拧紧接头、9
‑
电机、10
‑
纤维射流、11
‑
接收辊筒、12
‑
接地线、13
‑
柔性软管、14
‑
出液孔、15
‑
棉芯。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线型静电纺丝装置，其特征在于，包括：固定支架、供液棉芯、螺旋金属线、高压静电发生器、旋转拧紧接头、接收辊筒和接地线；所述供液棉芯左端固定安装在所述固定支架上部，所述螺旋金属线缠绕在所述供液棉芯的外表面，所述高压静电发生器安装在所述固定支架上，所述螺旋金属线的左端与所述高压静电发生器电连接，所述螺旋金属线的右端与所述旋转拧紧接头连接，所述接收辊筒转动连接在所述固定支架的下部。2.根据权利要求1所述的一种线型静电纺丝装置，其特征在于，所述供液棉芯包括柔性软管和棉芯；所述柔性软管左端固定安装在所述固定支架上部，所述柔性软管上均匀分布有多个出液孔，所述棉芯包裹在所述柔性软管的外表面。3.根据权利要求2所述的一种线型静电纺丝装置，其特征在于，还包括供液装置，所述供液装置包括供液注射器和输液管，所述供液注射器安装在所述固定支架上，所述输液管的两端分别连通所述供液注射器和所述柔性软管。4.根据权利要求3所述的一种线型静电纺丝装置，其特征在于，所述供液装置还包括溶液推进器，所述溶液推进器安装在所述固定支架上，所述供液注射器安装在所述溶液推进器上。5.根据权利要求1所述的一种线型静电纺丝装置，其特征在于，还包括电机，所述电机安装在所述固定支架上，所述旋转拧紧接头与所述电机的输出端固定连接。6.根据权利要求1所述的一种线型静电纺丝装置，其特征在于，所述接收辊筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓青，梁家豪，谭湘，蔡业彬，付文，谢文玉，李长刚，李德豪，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：