[實用新型]一種制備納米纖維的靜電紡絲裝置

有效

• 申請號: 201320633250.X
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN203668563U
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 劉雍;范杰;康衛民;程博聞;劉健
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 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可制備納米纖維的靜電紡絲裝置，屬于紡織和新材料技術領域，具體以一種噴液器噴射類似喇叭花形狀的薄液膜，并在高壓靜電發生器、電極以及接收簾等共同作用下該液膜頂端有多股射流產生并最終形成納米纖維氈的裝置。?

背景技術

靜電紡絲技術是一種利用靜電力使聚合物溶液或熔體產生射流并最終固化為納米纖維的技術。該技術的主要原理是首先使聚合物溶液或熔體形成表面彎曲的液滴、液柱膜、氣泡、火山口狀隆起等，然后利用靜電力作用從曲面頂端噴出射流。射流在電場力、表面張力等作用下飛向負極板，期間被拉伸細化，溶劑蒸發，射流固化為納米纖維并最終沉積在接收板上，形成納米纖維氈。由靜電紡絲技術獲得的納米纖維直徑從數十納米到數微米不等，其比表面積大，纖維間孔隙率高，已在紡織服裝、環境工程、傳感器、組織工程、藥物緩釋、能源材料和催化等方面獲得了廣泛應用。?

傳統的靜電紡絲裝置多采用類似注射器針頭大小的噴絲頭，因此噴絲頭頂端形成的泰勒錐一般為直徑約1毫米的小液滴。靜電紡絲過程中小液滴頂端一般只噴射單根射流，納米纖維產量較低，約為0.01-0.3g/h(可見文獻《Needleless?electrospinning：influences?of?fibre?generator?geometry》(Niu?H，Wang?X，Lin?T.The?Journal?of?the?Textile?Institute，103(7)，2012，787-794.))，不能滿足工業化生產和應用對納米纖維的需求。因此，國內外許多研究人員和企業紛紛研制新型靜電紡絲方法及裝置。?

目前，常用的可提高納米纖維產量的靜電紡絲裝置包括多噴頭靜電紡絲裝置、旋轉滾筒靜電紡絲裝置等。這些靜電紡絲方法及裝置可見文獻《Experimental?investigations?on?the?multi-jet?electrospinning?process》(A.Varesano，R.A.Carletto，and?G.Mazzuchetti，，J?Mater?Process?Tech，209(11)(2009)5178-5185)、?《Needleless?electrospinning.I.A?comparison?of?cylinder?and?disk?nozzles》(H.Niu，T.Lin，and?X.Wang，，J.Appl.Polym.Sci.，114(6)(2009)3524-3530.)、《平行排列多噴頭靜電紡絲機紡絲狀態及纖維結構》(潘方良，查帥沖，潘志娟，絲綢[J]，2012(1)，21-26.)和中國專利如CN200999274、CN101050550等，美國專利如US1975504、US2011／0059261A1等，世界專利WO2012／077867A1和歐洲專利EP2557206等。這些方法仍存在如設備復雜、成本高、技術不夠完善、商業化生產困難等缺陷。?

發明內容

針對現有技術的不足，本實用新型提供了一種結構簡單、設計合理、成本低且能夠提高納米纖維產量的靜電紡絲裝置。該裝置主要由噴液器、高壓靜電發生器、針狀電極、平板電極、紡絲池、貯液池、送液泵、抽液泵、導管、接收簾、送簾輥、卷簾輥、傳動電機組成，其特征是：噴液器固定在紡絲池底由導管與送液泵相連，送液泵同時與貯液池相連，紡絲池底部近壁處有排液孔，排液孔由導管經抽液泵與貯液池相連，針狀電極為若干根安裝在紡絲池底部的金屬針組成，并通過導線與高壓靜電發生器相連，平板電極固定在紡絲池正上方并通過導線與大地連接，紡絲池和平板電極間有一接收簾，接收簾緊靠平板電極，且兩端與送簾輥和卷簾輥相連。紡絲時首先將配置好的溶液裝入貯液池，通過送液泵將紡絲液壓入噴液器，由于噴液器上壓嘴的折射作用形成喇叭花形狀的薄液膜，類似傳統靜電紡絲的泰勒錐，在針狀電極和平板電極間形成靜電場，在靜電力的作用下液膜頂端有射流射出，飛向接收簾，期間射流中溶劑揮發，射流固化為納米纖維，沉積在接收簾上形成納米纖維氈，經傳動電機、送簾輥和卷簾輥使納米纖維氈成卷。所述的制備納米纖維的靜電紡絲裝置，其特征在于噴液器主要由噴液管、壓嘴和固定螺絲組成。所述的噴液器，其特征在于壓嘴，該壓嘴傾角范圍為0-90度之間。所述的制備納米纖維的靜電紡絲裝置，其特征在于針狀電極是空心針或實心針。所述的制備納米纖維的靜電紡絲裝置，其特征在于紡絲池為絕緣材料制成。所述的制備納米纖維的靜電紡絲裝置，其特征在于紡絲池底部近壁處均勻分布有1-4個排液孔，排液孔經導管與抽液泵和貯液池相連。?

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：?