[發明專利]一種磁力攪拌供液靜電紡絲裝置

有效

• 申請號: 201610057291.7
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105568405B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 房飛宇;王晗;陳新;陳新度;梁烽;曾俊;朱自明
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 胡輝,龐學哲

技術領域

本發明用于靜電紡絲技術領域，特別是涉及一種磁力攪拌供液靜電紡絲裝置。

背景技術

靜電紡絲技術是一種制備納米纖維的技術手段，其原理為：聚合物溶液在電場力作用下會在溶液尖端形成泰勒錐，隨后泰勒錐錐尖產生電紡射流并經過電場力拉伸、溶液揮發等復雜過程，最后獲得納米纖維。靜電紡絲制備的納米纖維具有直徑小、比表面積大等性能，在生物醫學材料、水體過濾、電池隔膜等領域有著廣泛的應用潛力。

在電紡過程中如何實現高效地供液已經成為了當前電紡技術研究領域的熱點。傳統靜電紡絲裝置采用單個或多個針頭作為噴絲頭進行電紡，由于針頭內徑小，當溶液揮發時容易出現針頭滴液、堵塞現象，導致電紡中斷。捷克的“納米蜘蛛”裝置采用滾筒蘸取溶液的供液方式實現電紡供液，但是，由于采用敞開式結構，溶液蒸發導致濃度變化，影響纖維質量。離心靜電紡絲技術可以高效地進行靜電紡絲供液，但是其噴頭整體處于長期高速旋轉狀態，由于噴頭內裝有溶液或熔體，負重工作，對機械的長時間工作的穩定性要求較高，而且射流也跟隨噴頭旋轉，因此要求收集器必須要環形排布，收集器定向布置收集較為困難。

中國專利CN101818381A提出了一種磁力攪拌靜電紡絲噴頭及其使用方法，采用磁攪拌裝置驅動安置在噴絲頭端內的旋轉磁子攪動，使溶液處于流動狀態，配合浮于聚合物溶液表層的金屬網格線，通過攪拌產生的液面擾動，使其從擾動的液體上表面產生泰勒錐和射流，進行靜電紡絲。但是，該發明的供液方式仍然為容器貯液式，上表面敞開，容易造成溶劑揮發濃度改變，造成纖維直徑不均勻。另一方面，當磁力攪拌功率小時，液面擾動小，難以產生足夠多的泰勒錐，而且紡絲過程不穩定，當磁力攪拌功率大時，產生打旋現象，金屬圓網中心處與溶液不接觸，不能產生泰勒錐。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種磁力攪拌供液靜電紡絲裝置，解決使用針頭作為噴絲頭所造成的纖維制造產量低、噴絲頭易堵塞等問題和離心紡絲機械穩定性要求高，收集器定向布置收集困難的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種磁力攪拌供液靜電紡絲裝置，包括容器、磁力攪拌轉子、驅動系統、收集裝置和電源，所述磁力攪拌轉子設在所述容器內，所述驅動系統可產生驅動所述磁力攪拌轉子繞軸線自轉以攪動容器內紡絲溶液或熔體形成旋渦的旋轉磁場，所述容器具有環繞所述磁力攪拌轉子并在內部形成儲液腔的側壁，位于所述磁力攪拌轉子上方的側壁上設有射流孔，所述收集裝置正對所述射流孔設置，所述電源可在所述收集裝置和射流孔間形成產生射流所需的電場。

進一步作為本發明技術方案的改進，所述容器呈圓筒狀或截面呈V形的漏斗狀，所述容器的側壁表面光滑。

進一步作為本發明技術方案的改進，所述射流孔為直接開設在容器側壁上的圓孔或狹縫，所述射流孔在容器側壁上選擇性定向布置或在多個方向陣列布置。

進一步作為本發明技術方案的改進，驅動系統位于容器的上方或下方，驅動系統的轉速可調以產生不同轉速的旋轉磁場。

進一步作為本發明技術方案的改進，還包括可對所述容器加熱的加熱裝置，加熱裝置位于容器的底部。

進一步作為本發明技術方案的改進，還包括可向所述容器內持續供入紡絲溶液或熔體的供液裝置，所述供液裝置通過供液管接入容器，并在容器的底部形成進液口。

進一步作為本發明技術方案的改進，所述收集裝置包括傳送帶收集器或滾筒收集器，所述收集裝置與所述射流孔的距離可調。

進一步作為本發明技術方案的改進，所述容器采用透明、耐腐蝕和不與有機溶劑反應的材料制成。

進一步作為本發明技術方案的改進，所述電源的輸出端與收集裝置連接，容器內部的紡絲溶液或熔體接地，電源可提供任意波形、幅值、頻率、偏置值的電壓。

進一步作為本發明技術方案的改進，所述電源的輸出端與容器內部的紡絲溶液或熔體連接，收集裝置接地，電源可提供任意波形、幅值、頻率、偏置值的電壓。

本發明的有益效果：本發明將磁力攪拌產生的打旋現象應用到紡絲裝置中，在磁力攪拌離心力作用下，紡絲溶液或熔體會沿著容器側壁爬升，若將射流孔置于高壓電場中，射流孔會出現泰勒錐并形成射流，而消耗的紡絲溶液會由爬升的紡絲溶液不斷補充，實現了連續、自動地喂液。可以穩定、連續的自主喂液，有利于納米纖維的大規模工業化生產。

本發明利用打旋現象，利用攪拌離心力為電紡過程自動、連續地供液。由于大量紡絲溶液在容器壁爬升，在供液效率上有了極大的提高。