[實用新型]一種外加可調控靜磁場的靜電紡絲裝置

無效

• 申請號: 201020033366.6
• 申請日: 2010-01-21
• 公開（公告）號: CN201588016U
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 劉麗;顧巍巍;吳文潭
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本實用新型涉及一種靜電紡絲裝置，特別是一種外加可調控靜磁場的靜電紡絲裝置。

背景技術

靜電紡絲技術是聚合物溶液或熔體在靜電場作用下噴射、拉伸而獲得納米級纖維的紡絲方法。傳統紡絲裝置主要由推進裝置、毛細噴嘴、高壓電源和接收裝置組成，近年來關于靜電紡絲裝置各部分的研究改造也成為研究熱點。在電源的選擇上，Kessick等人(Kessick?R，Fenn?J，Tepper?G.The?use?of?AC?potentials?in?electrospraying?and?electrospinning?processes[J].Polymer，2004(45)：2981-2984)創造性的采用了交流電進行靜電紡絲，結果論證了靜電紡絲不穩定現象對纖維具有拉伸拉細作用這一假設。另外為了得到有序排列的納米纖維，研究人員對接收裝置進行了改進。Doshi(Doshi?J，Reneker?DH.Electro-spinning?process?and?application?ofelectrospun?fibers[J].Journal?of?Electrostatic，1995(35)：151-160)嘗試使用高速旋轉的轉鼓接收纖維，結果表明纖維或多或少的會平行于轉鼓旋轉的方向，但是纖維的著床面積十分大；Theron(Theron?A，Zussman?E，Yarin?AL，Electrostatic?field?assisted?alignment?of?electrospunnanofibers[J].Nanotechnology，2001，12：384-390)采用高速旋轉的輪盤做接收體，最終獲得直徑在100到400nm之間，相隔1到2μm的有序排列的納米纖維；東華大學吳玥(吳玥.引入磁場的靜電紡絲技術及其對非穩態流動控制機理的研究.東華大學，博士學位論文，2008)研究了磁場對非穩態流動的影響；美國專利4689186在高速旋轉管狀接收裝置的附近又添加了一些平行或垂直于電場的輔助電極棒；美國專利5042789在高速旋轉的接收輥兩側附加了兩個電極，兩種方法均獲得了一定有序排列的納米纖維。

總體說來，這些關于裝置的研究和設計的目的均集中于控制靜電紡絲過程的不穩定，以獲得穩定連續的納米纖維長絲。但是關于利用紡絲裝置研究外場對纖維性能的影響的研究卻鮮有報道，而通過靜電紡絲對聚合物溶液進行拉伸紡絲會對聚合物的某些結構如結晶性能、熱性能、機械性能等產生重大影響。文獻(Andreas?Greiner，Joachim?H.Wendorff.Electrospinning：a?fascinating?method?for?the?preparation?ultrathin?fibers[J].Angew.Chem.Int.Ed.2007(46)：5670-5703.)提出一些結晶聚合物在靜電紡絲過程會使結晶不完善且結晶度降低，進而使材料的熔點和相應的機械性能降低。而磁場作為一種外場力，能夠影響大分子的鏈段取向，進而改善高分子的結晶行為。寧超峰等(Ning?C?F，Li?G?Y，Hu?C?P.China?Synthetic?RubberIndustry.2000，23(5)：320-321)對磁場存在下制備的聚氨酯彈性體的形態進行了研究，結果表明：磁場存在下的制備的聚氨酯彈性體的結晶度明顯增大，磁場強度越大，結晶度越大。這種作用無疑是磁場對高分子在空間排布及構象行為影響的一個明顯特征。這種作用對于改善高分子材料性能是非常有意義的。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種外加可調控靜磁場的靜電紡絲裝置，以改善紡絲纖維的聚集態結構和性能。

本發明將磁場對高分子聚集態結構的影響應用于靜電紡絲技術，在傳統的靜電紡絲裝置中加入一個可調控的外磁場，使紡絲過程中纖維始終受到一個可調控的靜磁場的影響，通過靜磁場作用來改善靜電紡絲纖維的聚集態結構與性能。

根據上述構思，本實用新型采用如下技術方案：

一種外加可調控靜磁場的靜電紡絲裝置，包括聚合物輸送機構、噴絲頭、纖維接收裝置、高壓靜電發生器和可調控靜磁場裝置，其特征在于聚合物原料經輸送機構由噴絲頭噴出，再由纖維接收裝置進行接收；所述的高壓靜電發生器的高壓端電極與噴絲頭相連，接地極與纖維接收裝置相連，在噴絲頭與纖維接收裝置之間形成一個靜電場；所述的可調控靜磁場裝置由兩個可水平移動的支架和分別套裝在兩個支架上的磁場發生裝置組成；所述的支架在接收裝置上水平移動，該磁場發生裝置沿支架上下滑動，以調節靜電紡絲過程中拉伸階段處的磁場強度最大。