[發明專利]一種自動化控制的多噴頭靜電紡絲設備

無效

• 申請號: 201210165486.5
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102776582A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 丁彬;尚延偉;林金友;胡娟平;任韜;俞建勇
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D4/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

技術領域

本發明涉及一種自動化控制的多噴頭靜電紡絲設備，能夠實現連續穩定生產納米纖維膜或納米纖維復合膜，屬于納米材料工業化領域。?

背景技術

靜電紡絲技術是指聚合物溶液或熔體在高壓靜電場下帶電并產生形變，在噴頭末端處形成懸垂的錐狀液滴；當液滴表面的電荷斥力超過其表面張力時，在液滴表面就會高速噴出微小液體流，簡稱“射流”；這些射流在較短的時間內經過電場力的高速拉伸、溶劑的揮發與固化，最終沉積在接收極板上，形成聚合物纖維。纖維直徑一般分布在幾納米至幾微米之間，由這些纖維構成的膜材材料具有三維立體空間結構。它不但具備納米顆粒的尺寸微小、比表面積高等優點，同時還具有機械穩定性好、纖維膜孔徑小、孔隙率高、纖維連續性好等特性。因此，靜電紡納米纖維在電子、環境、能源及生物醫學等領域有著廣闊的應用前景。所以，開發能夠連續、穩定的批量化生產納米纖維膜的裝備，是實現納米纖維工業化的有效途徑。?

美國專利(US?patent?1975504)涉及一種常規的靜電紡絲裝置，它是將非牛頓流體推送到帶高壓電的單噴管噴口，由高壓電場力作用形成納米纖維，并在接地的導電性載體富集接收，連續纖維隨機疊加形成薄膜材料。這種裝置生產的薄膜材料纖維無序、均勻性差，而且生產效率極低。中國專利(201010191320.1)涉及一種靜電紡絲裝置，它是通過聚合物溶液中電極的運動，產生射流并形成納米纖維，該裝置紡絲液的供液速度不易控制，納米纖維的形態差異較大，纖維膜的均勻性差，不適用于容易揮發的聚合物溶液體系。中國專利(201120165486.6)涉及一種能夠精確供液的靜電紡絲裝置，但只能實現單根納米纖維的有序可控，產率低下，不能批量化生產有序的納米纖維膜。?

發明內容

本發明的目的是提供一種能解決納米纖維膜不易連續穩定的批量化生產的問題，而且生產的納米纖維膜密度均勻、纖維直徑可控，操作簡單方便、安全高效的靜電紡絲裝置。?

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種自動化控制的多噴頭靜?電紡絲設備，包括用于接收聚合物纖維的接收裝置，高壓靜電發生器的負極連接接收裝置，其特征在于：高壓靜電發生器的負極連接具有至少一個噴頭的自清潔多噴頭裝置，自清潔多噴頭裝置位于接收裝置的下方，由多通道精密供液泵在控制單元的控制下以設定的注射速度為自清潔多噴頭裝置提供紡絲液，紡絲液在自清潔多噴頭裝置的作用下形成射流，射流經由高壓靜電發生器產生的電場形成聚合物纖維，多通道精密供液泵的每個通道對應自清潔多噴頭裝置中的一個噴頭，多通道精密供液泵設于升降裝置上，升降裝置設于防塵橫向移動滑臺上，防塵橫向移動滑臺在控制單元的控制下以設定的速率水平移動，該控制單元還控制接收裝置以設定的速率卷繞。?

優選地，所述自清潔多噴頭裝置包括第一絕緣板，在第一絕緣板上開有至少一個孔槽，在每個孔槽設有一個作為所述噴頭的噴絲針頭，在噴絲針頭的上方設有旋轉清潔刷，旋轉清潔刷由驅動馬達驅動旋轉，噴絲針頭通過包覆導線的膠木板與所述高壓靜電發生器的正極相連接。?

優選地，所述膠木板的厚度為0.5-2厘米，長度為1-30厘米，寬度為2-5厘米，在所述膠木板上有線性排列的孔，孔的直徑為0.4-1.6厘米，間距為1-3厘米，深度為0.5-2厘米，其個數為5-20個。?

優選地，所述第一絕緣板的厚度為1-3厘米，材質為玻璃纖維。?

優選地，所述孔槽的截面為圓形，其個數為5-20個，間距為1-3厘米，深度為0.8-2厘米，直徑為1-2厘米，所有孔槽在所述第一絕緣板上為線性排列。?

優選地，所述噴絲針頭為不銹鋼金屬材質，長度為2-5厘米，直徑為0.5-1.8厘米，所述噴絲針頭的前端與所述包覆導線的膠木板相連接。?

優選地，所述多通道精密供液泵包括滾珠絲桿，滾珠絲桿中絲桿的一端穿過第二絕緣板后與滾珠絲桿驅動機構相連，滾珠絲桿驅動機構由所述控制單元控制，其另一端設于所述第一絕緣板內，在滾珠絲桿的兩側分別設有一絲桿導軌，絲桿導軌的兩端分別設于第二絕緣板及所述第一絕緣板內，至少一個注射器設于固定板上，一個注射器對應所述多通道精密供液泵的一個通道，注射器與所述噴絲針頭相連，注射器的推動端與推板固定連接，推板連接滾珠絲桿的滾珠，其中，滾珠絲桿的直徑為0.8-6厘米，長度為5-30厘米，精度為0.1-1厘米，導程為0.1-10厘米，所述多通道精密供液泵的注射速度為0.1-10毫升/時。?

優選地，所述注射器的材質為聚丙烯或聚乙烯中的一種，其直徑為1-5厘米，其可容納的紡絲液的有效體積為0.1-30毫升。?