[發明專利]一種納米纖維直徑可控輔助誘導批量電紡裝置

有效

• 申請號: 201410373008.2
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104178825A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 柳娟;衛瑾;鄭建毅;鄭高峰;虞凌科;占瞻;王士虎;孫道恒
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D13/02
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及電紡裝置，尤其是涉及一種納米纖維直徑可控輔助誘導批量電紡裝置。

背景技術

由于納米纖維具有優異的電學、力學、光學特性和高比表面積，在過濾、電池隔膜、生物組織工程等領域都有很廣泛的應用，而且在電子、能源等新興領域中的市場比重也在不斷上升，因此有著巨大的市場前景。

靜電紡絲技術由于其本身優勢，如系統簡單、速度快、成本低、纖維連續、直徑小且均勻等，已漸漸成為制備納米纖維的主要技術。但傳統電紡技術通常采用單根針頭作為噴絲頭，效率低下，產量很低，所以電紡納米纖維批量裝置也就成為了這項技術工業應用的關鍵。

目前，多針頭的陣列是批量電紡的一種解決方法(F.L.Zhou,R.H.Gong,et?al.Polymeric?nanofiber?via?flat?spinneret?electrospinning[J].Polymer?Engineering&Science,2009,49(12),2475-2481)，其優點是纖維直徑分布較為均勻，起始電壓低。但這種方法也有很多弊端，如噴頭加工困難、成本高，噴頭之間電場相互影響，最重要的是噴頭不易清洗、易堵塞報廢。而另一種批量電紡的方法為無針頭的電紡裝置，靠電場強度激發自由平面產生泰勒錐并產生射流。但其缺點是單純依靠電場激發，需要電場強度達到107～108?V/m；無針頭靜電紡絲方法，紡絲射流來源于溶液表面的不穩定波動，射流初始直徑受多方面因素的影響而產生較大的波動，紡絲射流可以在紡絲溶液表面進行移動遷移，紡絲納米纖維直徑也將發生較大范圍的波動，并且纖維拉伸細化過程不充分，易于產生珠狀結構，電紡納米纖維的不均勻也進一步限制無針頭靜電紡絲技術的應用。引入輔助裝置進行紡絲射流產生誘導和運動約限，已經成為了批量化靜電紡絲裝置研究的重要方向，并吸引了廣泛的關注。如吹氣誘導電紡(Y.Liu,J.H.He,et?al,Biomimic?fabrication?of?electrospun?multiple?nanofibers?with?high-throughput[J].Chaos?Solution?and?Fractals,2008,37,643-651)，利用輔助氣流的誘導作用纖維均勻性得以改善，但此方法產量較低，并且輔助氣流控制難度大難以保證工藝的穩定性。再如中國專利CN200910235204公開了一種批量制造納米纖維的電紡裝置，產量顯著提高，但驗證實驗表明，而且容易出現液滴，制備的納米纖維直徑很不均勻。誘導紡絲溶液表面產生波動，實現多個射流誘導產生是無針尖靜電紡絲批量化噴射的關鍵。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種產量高，纖維直徑在一定范圍內可控，可連續生產的一種納米纖維直徑可控輔助誘導批量電紡裝置。

本發明設有溶液槽、出液閥門、出液管道、纖維直徑控制裝置、超聲激振器、進液管道、進液閥門、超聲液面傳感器、輔助誘導裝置、工業CCD高清圖像傳感器、收集裝置、直流高壓電源；

所述纖維直徑控制裝置設有調整滑塊、精密螺桿、光桿導桿；

所述輔助誘導裝置設有直線導軌、滑塊、滑塊連接桿、安裝基座；

所述收集裝置送料輔助軋輪、收集板、送料滾筒、收集裝置掛板、伺服電機、主動進給滾筒、進給輔助軋輪；

所述溶液槽設在超聲激振器上，所述出液閥門、出液管道、進液管道和進液閥門設于溶液槽下端，一組調整滑塊設在溶液槽內，并通過精密螺桿和光桿導桿連接；超聲液面傳感器設于溶液槽內壁；輔助誘導裝置設于溶液槽內并安裝在調整滑塊上方1～3cm處，直線導軌連接在溶液槽的連接架上，滑塊與直線導軌配合并由滑塊連接桿連接，安裝基座固定在滑塊上；工業CCD高清圖像傳感器懸掛在溶液槽上方；收集板設于溶液槽正上方并位于送料滾筒與主動進給滾筒之間，送料輔助軋輪和進給輔助軋輪設在收集板兩端，送料輔助軋輪、收集板、送料滾筒、主動進給滾筒和進給輔助軋輪均固定在收集裝置掛板上并安裝伺服電機上，送料滾筒和主動進給滾筒分別與伺服電機機械傳動連接；直流高壓電源的正極與調整滑塊連接，直流高壓電源的負極與收集板連接并接地。

所述輔助誘導裝置還可設有絕緣棒料、激光發射器、激光接收器。

所述輔助誘導裝置可采用絕緣棒料等空間電場誘導結構，激光等能量誘導機構，或針尖誘導醮取誘導裝置等。