[實用新型]一種離心微分靜電紡絲法制備納米纖維的裝置

有效

• 申請號: 201720947844.6
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN207435591U
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 李好義;李守猛;丁玉梅;伍先安;譚晶;楊衛民
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D5/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種離心微分靜電紡絲法制備納米纖維的裝置，主要包括電控箱、離心支架座、沉頭螺釘、靜電板軌道、離心支架、滾珠絲杠、加熱圈、流道、框架、擠出機、熱電偶、收集帶、靜電板、錐形噴頭、旋轉軸、聯軸器、輥子、收集帶支架和步進電機，其中錐形噴頭通過沉頭螺釘與旋轉軸連接固定，旋轉軸通過聯軸器與步進電機連接。步進電機通過螺紋連接固定在支架上。靜電板接高壓靜電發生器正極，離心支架框體接地，收集裝置中驅動電機放置在離心支架下的固定支座上，輥子固定在收集帶支架上，其中一個為張緊輥子，它在收集帶支架上可以徑向移動，用以張緊整個傳送帶。本實用新型中射流受離心力、靜電力、自身重力作用被拉伸細化，獲得的纖維直徑更小。

技術領域

本發明涉及一種離心微分靜電紡絲法制備納米纖維的裝置，屬于靜電紡絲領域。

背景技術

靜電紡絲法是聚合物溶液或熔體在靜電作用下進行噴射拉伸而獲得納米級纖維的紡絲方法。其制造裝置簡單、紡絲成本低廉、可紡物質種類繁多、工藝可控。靜電紡絲纖維制得的無紡布，具有空隙率高，比表面積大、纖維精細程度與均一性高，長徑比大等優點。但是靜電紡絲法也存在由其工藝決定的技術缺陷，例如，靜電紡絲法制備納米纖維，纖維的細化主要取決于施加電壓，在一定范圍內電壓越大，制備出來的絲越細，但是在電壓達到一定程度之后會發生射流擊穿現象，這使得靜電紡絲技術在提高纖維細化程度方面受到極大限制，除此之外，靜電紡絲法紡絲效率大多通過噴頭疊加的方式來提高，而當噴頭數量過多時，噴頭的維護也會帶來大量的經濟損耗，如何提高紡絲效率也是靜電紡絲法急需研究的重點方向。

離心紡絲法是聚合物熔體或溶液借助高速旋轉的裝置所產生的離心力和剪切力由細孔甩出而成纖的方法。相較于傳統的靜電紡絲法，離心紡絲技術生產纖維的效率高，而且材料適應性更強，靜電紡絲難以適用的高粘度聚合物、金屬、陶瓷、復合材料纖維等均可利用離心紡絲制取纖維。而且離心紡絲法可以通過提高轉速的方式，來降低成絲的直徑，這給離心紡絲法的纖維細化提供了一種新型方式。但是目前離心紡絲法本身成絲直徑較粗，且轉速提升時對裝置的穩定性和安全性提出了很高的要求，對實驗裝置來說非常不安全，對裝置的損耗也非常大。

中國專利201410050160.7以及201010184068.1等提出了溶液離心靜電紡絲法制備納米纖維的方法，該方法將毛細管置于旋轉盤上進行離心，這些方法的主要缺點有毛細管易堵塞、裝置復雜、旋轉噴頭加電較為困難、無法對聚合物熔體進行加工、局限性明顯。因此，本發明提出一種離心微分靜電紡絲法裝置，可以在相對較低的轉速和電壓的情況下，對聚合物熔體先進行多次微分，產生多股射流，再施加離心力和靜電力使射流充分拉伸細化，完成納米纖維的高效綠色化制備。

發明內容

本發明提出一種離心微分靜電紡絲法制備納米纖維的裝置，離心支架與旋轉噴頭分開設計，旋轉噴頭通過沉頭螺釘連接固定在離心主軸上，利用離心支架上設計出的流道，將熔體輸送到旋轉噴頭上。該裝置簡單，旋轉噴頭容易清洗，解決了毛細管易堵塞且難清洗等難題。充分地利用了靜電紡絲與離心紡絲的技術優勢，通過離心力、電場力、重力等實現了對纖維的進一步細化，最后可以在接收裝置上收到超細均勻分布的纖維。

本發明一種離心微分靜電紡絲法制備納米纖維的裝置，主要包括電控箱、離心支架座、沉頭螺釘、靜電板軌道、離心支架、滾珠絲杠、加熱圈、流道、框架、擠出機、熱電偶、收集帶、靜電板、錐形噴頭、旋轉軸、聯軸器、輥子、收集帶支架和步進電機，其中錐形噴頭通過沉頭螺釘與旋轉軸連接固定，旋轉軸通過聯軸器與步進電機連接。步進電機通過螺紋連接固定在支架上。靜電板接高壓靜電發生器正極，離心支架框體接地，收集裝置中驅動電機放置在離心支架下的固定支座上，輥子固定在收集帶支架上，其中一個為張緊輥子，它在收集帶支架上可以徑向移動，用以張緊整個傳送帶。

本發明一種離心微分靜電紡絲法制備納米纖維的裝置，該裝置供料需平穩以使聚合物能均勻熔融并流進噴頭，采用單螺桿擠出機進行供料，粉料從料斗加入擠出機，隨著螺桿旋轉先進入加料段，再進入加熱段，由包裹在計量段外的加熱圈加熱到熔融狀態，再進入出口直接下到離心支架內的聚合物流道內。