[發(fā)明專(zhuān)利]一種氣體誘導(dǎo)電紡裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310112346.6
• 申請(qǐng)日: 2013-04-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103147139A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫道恒;邱小椿;吳德志;杜曉輝;徐兵;陳燕君;林立偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廈門(mén)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): D01D5/00
• 分類(lèi)號(hào): D01D5/00
• 代理公司: 廈門(mén)南強(qiáng)之路專(zhuān)利事務(wù)所 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種靜電紡絲裝置，尤其是涉及可用于量產(chǎn)納米纖維的一種氣體誘導(dǎo)電紡裝置。

背景技術(shù)

近年來(lái)，納米纖維的制造及其應(yīng)用的研究已經(jīng)成為微納米技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)。納米纖維因其表現(xiàn)出來(lái)的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等性質(zhì)，在組織工程、過(guò)濾薄膜、防護(hù)服、催化、微納傳感器及執(zhí)行器等領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。在納米纖維的眾多制造技術(shù)當(dāng)中，靜電紡絲技術(shù)以其系統(tǒng)簡(jiǎn)單、制備成本低、連續(xù)長(zhǎng)纖和純物理拉伸等優(yōu)點(diǎn)，得到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)靜電紡絲雖然簡(jiǎn)單有效，但是生產(chǎn)效率低。為此，科研人員研究開(kāi)發(fā)批量電紡技術(shù)。文獻(xiàn)《Multiple?jets?in?electrospinning:experiment?and?modeling》報(bào)道了一種組合多針尖噴頭陣列批量電紡技術(shù)，該技術(shù)在一定程度上提高了生產(chǎn)效率，但存在易堵塞、直徑差異大等問(wèn)題。

中國(guó)專(zhuān)利CN101010550A公開(kāi)一種電場(chǎng)擾動(dòng)式無(wú)尖端批量電紡技術(shù)，采用金屬圓柱滾筒代替針尖，在滾筒表面覆蓋一層聚合物溶液，表面溶液在電場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生流變并在溶液上表面產(chǎn)生大量射流，但該方法存在啟動(dòng)電壓高、定期清洗和纖維均勻性較差等問(wèn)題。同時(shí)，中國(guó)專(zhuān)利CN102181947A、CN102191573A、CN102191574A、CN102505157A、CN101271965A、CN1849418A、WO2010/055693A1等也公開(kāi)了一些批量電紡的裝置及方法，對(duì)實(shí)現(xiàn)納米纖維的工業(yè)化生產(chǎn)起了一定的促進(jìn)作用，但是，仍然存在很多的缺點(diǎn)和不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種氣體誘導(dǎo)電紡裝置。

本發(fā)明設(shè)有高壓電源、溶液槽、氣體管道、供液裝置、纖維收集裝置和氣動(dòng)系統(tǒng)；所述高壓電源用于提供高壓電場(chǎng)，高壓電源的正極與溶液槽連接，高壓電源的負(fù)極與纖維收集裝置連接并接地；氣體管道設(shè)于溶液槽內(nèi)，氣體管道與氣動(dòng)系統(tǒng)輸出口連接，氣體管道表面均勻密布多個(gè)噴口陣列，用于噴射出脈沖高壓氣體誘導(dǎo)液面產(chǎn)生局部突起；供液裝置輸出端與溶液槽連接，用于實(shí)時(shí)補(bǔ)給溶液，使液面始終保持恒定高度；纖維收集裝置設(shè)于溶液槽上方，用于收集納米纖維；氣動(dòng)系統(tǒng)用于控制脈沖高壓氣體的輸出。

所述氣體管道的管道壁上可設(shè)有均勻密布噴口陣列，噴口可以且不局限于細(xì)長(zhǎng)噴口，也可以為圓形、三角形、橢圓形等形式，所述噴口的寬度及大小可根據(jù)氣壓大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。

所述氣體管道可由氣體分流噴頭代替。

本發(fā)明還可設(shè)有單向節(jié)流閥及遙控電磁閥，脈沖高壓氣體在1～100MPa之間，脈沖頻率在0.1～1Hz范圍內(nèi)，占空比在1∶9～9∶1范圍內(nèi)。

本發(fā)明的主要原理是當(dāng)溶液槽的溶液接近或略微低于氣體管道的噴口陣列的噴口中心時(shí)，先開(kāi)啟高壓電源，使溶液液面與纖維收集裝置之間產(chǎn)生高壓電場(chǎng)；打開(kāi)氣動(dòng)系統(tǒng)，氣動(dòng)系統(tǒng)周期性地將高壓氣體從氣體管道陣列噴口處噴向聚合物溶液表面，使噴口附近溶液表面產(chǎn)生凹陷和突起。由于尖端效應(yīng)，在溶液表面突起處會(huì)產(chǎn)生電荷集中，導(dǎo)致局部電場(chǎng)強(qiáng)度迅速增加，從而誘發(fā)產(chǎn)生泰勒錐并在其尖端處產(chǎn)生噴射射流，射流經(jīng)過(guò)溶劑揮發(fā)和鞭動(dòng)后最終在纖維收集裝置上得到納米纖維。

本發(fā)明利用氣體沖擊液面使液面發(fā)生擾動(dòng)產(chǎn)生局部突起，進(jìn)而在高壓電場(chǎng)作用下形成泰勒錐并產(chǎn)生射流，射流經(jīng)過(guò)電場(chǎng)拉伸和溶劑揮發(fā)最終在收集板上得到納米纖維，本發(fā)明可大大降低啟動(dòng)電壓閾值，同時(shí)也有利于提高纖維產(chǎn)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中的氣體管道結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2的A－A剖面圖。

圖4為圖3的局部B視圖。

圖5為圖3的局部C視圖及液面示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例2中的氣體管道結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖6的D－D剖面圖。

圖8為圖7的E－E剖面圖。

圖9為分流噴頭配置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：