[發明專利]高壓靜電動力梭納米紡絲裝置

有效

• 申請號: 201410094376.3
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103898620A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 金昌顯
• 申請（專利權）人: 長春吉納科技有限責任公司
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所 44268
• 代理人: 王永文;楊宏

技術領域

本發明屬于靜電紡絲技術領域，具體涉及一種高壓靜電動力梭納米紡絲裝置。????

背景技術

靜電紡絲技術是非牛頓流體在高壓靜電場下產生射流，形成微米乃至納米纖維的一種技術，它是可以用來制備有機、無機以及復合納米纖維的最直接方法。由于電紡納米纖維在過濾、醫藥、環境、組織工程、電子、催化、吸音以及軍事等諸多領域都有著良好的應用前景，因此有關電紡絲設備的研究在最近成為了全球許多學者和工程技術人員的熱點問題之一。

目前，實驗室制備納米纖維的電紡絲設備主要有下列幾種形式：點發射裝置（單噴頭式、多噴頭式、多孔式）、線性發射裝置（螺紋式、直線式、彈簧式、狹縫式）、面發射裝置（輥式、電子梭）電紡絲法。其中最常見的是單噴頭式，它搭建簡單、價格低廉，但紡絲速率極慢，在0.001-0.01g/h范圍內；多噴頭式是將十幾個甚至上千個單個紡絲針尖進行組合，噴射效率可提高至0.1~1.0?g/h，但是經常出現靜電干擾，噴頭易堵塞，造成紡絲不連續、納米纖維直徑均一性難以保持等缺點的出現。多孔式同樣具有紡絲效率低等問題。輥式靜電紡絲的代表是捷克第一代“納米蜘蛛”技術，其紡絲效率是1~5g/分，面積密度為0.1~5g/米²，納米纖維直徑在50~300?nm范圍內，幅寬有300和500?mm兩種。線性發射裝置主要是以上海云同精密儀器公司的螺紋式和捷克的第二代直線式納米蜘蛛為代表的設備，它們的紡絲速率均比輥式紡絲裝置的速率提高2-3倍。但是，紡絲過程中由于發射輥的轉動和供料模塊的滑動，造成非連續紡絲，長納米纖維變為短纖維，降低了納米纖維的機械強度。2011年，我們發明了高壓靜電梭納米紡絲裝置和高壓靜電電子梭納米纖維紡絲裝置。前者是采用壓差式聯續供料和插件式組裝形成狹縫式梭口，利用其邊緣進行線性發射的原理進行連續紡絲，簡稱為狹縫紡絲；后者是利用空化技術迫使梭口內紡絲液體平面在中心部位發生振動并達到最強，產生若干個泰勒錐，并實現面發射，紡絲速率達到10-20g/h。它們共同具易清洗、低能耗、安全可靠、操作簡便、環境友好等優點，適合于科研院所實驗室小批量納米纖維的制備。

最近，我們設計了一種新型納米纖維紡絲裝置。其原理在于，讓電紡絲溶液通過負壓吸虹原理進入梭體，同時施加高壓靜電場和空化震動力，讓紡絲液體帶電并產生氣泡，在紡絲口出電紡絲液釋放壓力，并瞬間噴出帶電射流，在同性電荷排斥力的作用下發生劈裂，氣流體帶走溶劑，纖維迅速干燥形成連續的納米纖維膜，這種裝置被稱為高壓靜電動力梭紡絲裝置。由于靜電力、震動力、氣流驅動力三種力的同時引入，它生產效率極高，能廣泛的被應用于具有各種有機、無機、有機/無機納米纖維復合的制備，不再受極性和非極性溶劑以及納米粒子種類（導電與非導電）的限制，為全能型工業紡絲設備的制造打下基礎。為此，我們發明了本專利。?

發明內容

本發明的目的是提供一種高壓靜電動力梭納米紡絲裝置，其在噴頭式紡絲機的基礎上，在噴絲管的中心部位安裝了一個金屬閥針，它們形成了一個微小可調圓形狹縫，成為噴絲口。電紡絲液體在負壓的作用下，被虹吸至噴絲口，同時向其施加高壓靜電空化作用，以保證液體帶有大量正電荷、減低高分子鏈間的相互纏繞和產生氣泡。在氣流驅動力、空化震動力、高壓靜電場力的共同作用下，使得電紡絲通過圓形狹縫涌出，形成由無數射流，射流劈裂變細，在空間向接收板運動，成為連續的納米纖維膜（棉、氈等）。這一裝置不但使單位時間內的紡絲效率大大增加、電紡絲納米纖維數目也大量增加，而且適用于各種粘度、各種極性、含有任何無機納米粒子的紡絲溶液的紡絲。它發射力強，紡絲效率高、納米纖維直徑可調（通過調整圓形狹縫寬度）、無噴頭堵塞現象出現、不受環境（溫度/濕度）影響、易清洗等優點。

本發明所述的高壓靜電動力梭納米紡絲裝置，由噴絲口（1）、梭體（2）、正壓動力管（4）、供料罐（5）、虹吸式供料管（6）、正壓動力泵（7）、空化機（8）、空化調幅桿（9）、靜電正輸出線（10）、多功能高壓靜電發生器（11）、空化機電源輸入線（12）、靜電負輸出線（13）、網構式電極（14）、去繞輥（15）、卷繞輥（16）、接收底物（17）、通風系統（18）、照明系統（19）、溫濕調控系統（20）、環境隔離箱（23）、納米纖維（24）構成。