[實用新型]一種多電場耦合強力牽伸的靜電紡絲裝置

有效

• 申請號: 201320233853.0
• 申請日: 2013-05-03
• 公開（公告）號: CN203382864U
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 楊衛民;陳宏波;鐘祥烽;李好義;安瑛;焦志偉;謝鵬程;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種多電場耦合強力牽伸的靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領域。

背景技術

靜電紡絲的原理，就是通過在噴頭與接收裝置間施加高的電壓，使兩者間形成電場，被極化的熔體或溶液在電場力作用下克服表面張力，形成射流，噴射到接收板上，形成超細的纖維。

近年來，納米技術的研究發展，使可以制備納米纖維材料的靜電紡絲技術也受到更多的關注，而紛紛對其進行開發研究，靜電紡絲技術已經成為制備納米纖維最有效、最重要的方法。但是目前的靜電紡絲中，幾乎都是采用單級的大平板電極做為接收電極，其只有一級電場，對紡出的絲的牽伸作用有限，所紡出的絲所能達到的細度有限。

四川大學的姚永毅等人在文獻“靜電紡絲法和氣流-靜電紡絲法制備聚砜納米纖維”中提到了一種氣流-靜電紡絲機，通過在普通的單噴針噴頭外包裹一個氣路系統，以靜電力和氣流與聚合物射流間的摩擦力的合力對射流進行拉伸，使紡出的纖維細化。該方法使用氣流輔助靜電紡絲，可使紡出的纖維細化，但該噴頭結構復雜，不利于產業化應用，且還需額外增加一套供氣裝置，成本增加且能耗大。

北京化工大學的夏令濤等人在文獻“超支化聚合物在熔體靜電紡絲中的應用”中提到應用超支化聚合物對聚丙烯進行改性，以降低聚丙烯熔體的粘度，使紡出的纖維更細。

到目前為止，還沒有一種簡單的純物理方法來實現靜電紡絲纖維的細化。

Deitzel等人為了解決射流的不穩定性，在噴絲頭與收集器間設置多個帶電環來約束纖維的鞭動，以控制纖維的沉積路徑，但是他沒有研究利用多電場來對纖維進行細化。

實用新型內容

本實用新型提出一種多電場耦合強力牽伸的靜電紡絲裝置，通過在紡絲噴頭下設置多級中間帶孔的電極來實現，從而在紡絲噴頭下形成多級電場，在纖維下落過程中，實現對纖維的多次牽伸，使紡出的纖維更細。該裝置及方法簡單易行，適合實驗室研究及產業化應用。

本實用新型一種多電場耦合強力牽伸的靜電紡絲裝置，它主要包括紡絲噴頭、電極板一、電極板二、高壓靜電發生器一、高壓靜電發生器二、纖維接收板、接地電極，其中，電極板一是中間帶孔的電極板，電極板二可以是中間帶孔的電極板，也可以是中間不帶孔的電極板，電極板一和電極板二可以為圓形、方形、三角形或任意的多邊形；紡絲噴頭與接地電極相連，電極板一安裝在紡絲噴頭的正下方一定距離處，電極板一與高壓靜電發生器一的高壓正極端子相連，電極板二安裝在電極板一的正下方一定距離處，電極板二與高壓靜電發生器二的高壓正極端子相連，纖維接收板放在電極板二的上方。

紡絲工作時，待紡絲噴頭準備就緒，依次打開高壓靜電發生器一和高壓靜電發生器二，使得紡絲噴頭與電極板一間形成第一級電場，電極板一與電極板二間形成第二級電場，在電場力的作用下，紡絲噴頭開始紡絲，絲在第一級電場中受到一次牽伸作用，之后通過電極板一上的圓孔，進入第二級電場，受到第二級電場的再次牽伸作用，絲進一步變細，最終絲落在纖維接收板上被接收。

本實用新型一種多電場耦合強力牽伸的靜電紡絲裝置，其電極板一是中間帶孔的電極板，其形狀可以是圓形、方形、三角形或任意的多邊形。

本實用新型一種多電場耦合強力牽伸的靜電紡絲裝置，其電極板二可以是中間帶孔的電極板，也可以是中間不帶孔的大平板，其形狀可以是圓形、方形、三角形或任意的多邊形。

本實用新型一種多電場耦合強力牽伸的靜電紡絲方法及裝置，纖維可以在電極板二的上方收集，也可以將電極板二換成中間帶孔的電極板，纖維接收板在電極板二的下面實現纖維的收集，纖維可以采用大平板收集，也可以采用鋪網機連續收集，也可以采用輥子收集，以實現對纖維的有序取向收集，當輥子的線速度大于纖維的下落速度時，還能對纖維起到進一步的拉伸作用，使纖維更加細化。

本實用新型一種多電場耦合強力牽伸的靜電紡絲裝置，在紡絲噴頭下方，可以設置n（n為整數且n>2）層電極板，形成多級電場，對纖維產生多次牽伸。

本實用新型一種多電場耦合強力牽伸的靜電裝置的紡絲方法是通過在紡絲噴頭下方設置多層中間帶孔的電極板，形成多級電場，對紡絲噴頭紡出的絲實施多次牽伸，以此來實現纖維的細化；通過對電極板間距離及電極板上所加電壓大小的控制，實現對纖維細度的調控。

由以上技術方案可知，本實用新型與現有技術相比具有如下優點：