[發(fā)明專利]一種靜電紡絲取向纖維制備裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410353959.3
• 申請(qǐng)日: 2014-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN104141174A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李好義;楊衛(wèi)民;吳衛(wèi)逢;陳宏波;丁玉梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): D01D5/00
• 分類號(hào): D01D5/00;D01D13/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種靜電紡絲取向纖維制備方法與裝置，屬于靜電紡絲領(lǐng)域。

背景技術(shù)

靜電紡絲技術(shù)作為一種制備連續(xù)微/納米纖維的簡易方法，近年來受到廣泛研究和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)關(guān)注。其過程就是在噴頭和接收裝置間施加高壓靜電場(chǎng)，使被極化的聚合物流體在電場(chǎng)力的作用下克服表面張力，形成射流，經(jīng)過溶劑揮發(fā)或熔體冷卻固化，在接收板上獲得超細(xì)纖維的過程。

高效制備取向纖維是靜電紡絲技術(shù)的重要目標(biāo)之一。靜電高速旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)邮瞧毡椴捎玫娜∠蚶w維方式，但是很難達(dá)到纖維收集速度，或者高速下易引起氣流波動(dòng)，會(huì)將纖維吹開。較小接收面積制備取向纖維的有效方法主要有以下幾種：Liu等研究了磁場(chǎng)輔助制備取向纖維的方法(Liu?Y,Zhang?X,Xia?Y,et?al.Advanced?material,2010,22:2454-2457)；Li等研究了利用平行接收電極獲得取向纖維(Li?D,Wang?Y,Xia?Y.Nano?Letters,2003,3(8):1167-1171)；有一些研究者嘗試?yán)媒鼒?chǎng)紡絲獲得取向纖維(Sun?D,Chang?C,Li?S,Lin?L,Nano?Letters,2006,6(4):839-842)；離心靜電紡絲方法是制備較大面積取向納米纖維效率較高的新方法(Edmondson?D,Cooper?A,Jana?S,et?al.Journal?of?Material?Chemical,2012,22(35):18646-18652)，但是離心靜電紡絲方法還處于研究初期，存在連續(xù)收集和裝置復(fù)雜的問題。

為了解決上述問題，實(shí)現(xiàn)高效快捷且大面積納米纖維靜電紡絲的取向排列，提出了一種基于接收結(jié)構(gòu)改進(jìn)的新方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種靜電紡絲取向纖維制備方法與裝置，通過旋轉(zhuǎn)的平行凸輪組成的接收裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)靜電紡絲電場(chǎng)的控制，從而獲得目標(biāo)取向纖維的排列，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，也可進(jìn)行批量化拓展，有助于大面積高效率取向靜電紡絲纖維的制備。

本發(fā)明提出了一種靜電紡絲取向纖維制備裝置，其主要組成有：靜電紡絲噴頭、接收凸輪組、靜電發(fā)生器、電機(jī)、控制系統(tǒng)和支架。其中靜電紡絲噴頭由控制系統(tǒng)夾持，接收凸輪組由支架支撐，接收凸輪組置于靜電紡絲噴頭下端，靜電發(fā)生器高壓輸出端連接紡絲噴頭，靜電發(fā)生器接地端和接收凸輪組同時(shí)接地，接收凸輪組在電機(jī)的傳動(dòng)下按照規(guī)定程序做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明提出了一種靜電紡絲取向纖維制備裝置，其中紡絲噴頭為流量可控的溶液或熔體紡絲噴頭，噴頭形式為單個(gè)注射針頭、多個(gè)注射針頭、旋轉(zhuǎn)輥?zhàn)印⑿D(zhuǎn)彈簧、內(nèi)錐面噴頭、外錐面噴頭等其中的一種或多種的組合。

本發(fā)明提出了一種靜電紡絲取向纖維制備裝置，其中接收凸輪組由桿件和凸輪組成，多個(gè)平行的凸輪為凸輪組，凸輪組及桿件都為金屬材質(zhì)，接收凸輪組之間的夾角、旋轉(zhuǎn)速度、凸輪形線、凸輪間距和凸輪個(gè)數(shù)決定著動(dòng)態(tài)的電場(chǎng)分布，從而決定了高速射流取向的方向。

本發(fā)明提出了一種靜電紡絲取向纖維制備裝置，其中噴頭也可以接地，將接收凸輪組接靜電發(fā)生器高壓輸出端。

本發(fā)明提出了一種靜電紡絲取向纖維制備裝置，其中控制系統(tǒng)既可控制紡絲噴頭與凸輪組之間的間距，也能控制給料流量大小。

本發(fā)明提出了一種靜電紡絲取向纖維制備裝置，其中電機(jī)帶有運(yùn)動(dòng)控制模塊，通過編程實(shí)現(xiàn)規(guī)律性的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)凸輪組按照規(guī)定程序做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明通過接收凸輪組作為靜電紡絲裝置的接收系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)靜電紡絲電場(chǎng)的連續(xù)變化，從而間接控制紡絲落點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了大面積連續(xù)的取向納米纖維的接收，對(duì)取向納米纖維工業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種靜電紡絲取向纖維制備裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1接收凸輪組的一種結(jié)構(gòu)形式。

1-靜電發(fā)生器，2-靜電紡絲噴頭，3-控制系統(tǒng)，4-電機(jī)，5-支架，6-接收凸輪組，7-納米纖維，8-凸輪，9-桿件。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出了一種靜電紡絲取向纖維制備裝置，如圖1和圖2所示，其主要組成有：靜電紡絲噴頭2、接收凸輪組6、靜電發(fā)生器1、電機(jī)4、控制系統(tǒng)3和支架5。其中靜電紡絲噴頭1由控制系統(tǒng)2夾持，根據(jù)收集要求和絲的粗細(xì)由控制系統(tǒng)2確定靜電紡絲噴頭1的位置，接收凸輪組6由支架5支撐，接收凸輪組6置于靜電紡絲噴頭2下端。靜電發(fā)生器1高壓輸出端連接紡絲噴頭2，靜電發(fā)生器1接地端與接收凸輪組6同時(shí)接地，接收凸輪組6在電機(jī)4的傳動(dòng)下按照規(guī)定程序做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。