[實用新型]一種聲駐波輔助靜電紡絲裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820396816.4
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN207987363U
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張有忱;陳曉青;李好義;陳明軍;丁玉梅;楊衛(wèi)民
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D11/00
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• 代理人: 暫無信息

本實用新型提出了一種聲駐波輔助靜電紡絲裝置，主要包括氣管、供液罐、薄液層、泡沫粒、導(dǎo)電板、支架臺、高壓靜電發(fā)生器、氣流通道、揚(yáng)聲器、密封罩、收卷裝置和電極板，密封罩底面固定一塊導(dǎo)電板，導(dǎo)電板上有一層薄溶液和大量泡沫粒，底面右側(cè)放置一個支架臺，揚(yáng)聲器放在支架臺上，高壓靜電發(fā)生器放在支架臺內(nèi)。紡絲時，利用揚(yáng)聲器發(fā)出一定頻率的噪音，使泡沫粒呈駐波狀跳動。蘸上紡絲溶液后，泡沫粒受電場力和振動力同時作用，降低了泡沫粒表面泰勒錐形成所需的電壓，可以通過改變揚(yáng)聲器的頻率和音量改變泡沫粒的跳動狀態(tài)，從而改變射流的數(shù)量和質(zhì)量。本實用新型一種聲駐波輔助靜電紡絲裝置成本低廉，利用聲駐波紡絲，能耗低，是工業(yè)化理想的一種裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及靜電紡絲技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種聲駐波輔助的靜電紡絲裝置。

背景技術(shù)

納米纖維具有纖維直徑小，孔隙率高，比表面積大等優(yōu)良特性，在電子、信息、生物、醫(yī)藥、環(huán)境、能源等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。制備納米纖維的方法有水熱合成法、自組裝法、模板法、靜電紡絲等。靜電紡絲技術(shù)是一種能夠直接、連續(xù)制備納米纖維的方法。

傳統(tǒng)的靜電紡絲裝置針頭易堵塞、清洗困難，且產(chǎn)量較低。近年來，為了提高產(chǎn)量，促進(jìn)納米纖維工業(yè)化的生產(chǎn)，無針式靜電紡絲技術(shù)因其具備避免針頭易堵塞和電場干擾的優(yōu)勢備受關(guān)注。目前，研究者提出了圓盤式、針片輥式、琴弦式等無針靜電紡生產(chǎn)納米纖維的方法。中國專利CN 102660785 A和CN 102660785 A公開了一種氣泡式無針靜電紡絲裝置，但是需要往溶液內(nèi)部通入大量的氣體，需要的電壓也較高。專利CN 106521647 A公開了一種針片輥式無針靜電紡絲裝置，針片之間的距離對電場影響較大。因此，目前需要設(shè)計一種簡便易操作，紡絲過程安全低耗，可批量化生產(chǎn)納米纖維的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明一種聲駐波輔助靜電紡絲裝置，通過調(diào)節(jié)揚(yáng)聲器頻率和音量大小控制密封罩泡沫粒的彈跳形式和彈跳幅度，泡沫粒表面的液層在高壓電場的靜電力下形成多個泰勒錐，由于蘸上紡絲液的泡沫粒隨駐波變化而受不同振動力的作用，降低了紡絲過程所需的電壓。可用于批量化制備納米纖維。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種聲駐波輔助靜電紡絲裝置，主要包括氣管、供液罐、薄液層、泡沫粒、導(dǎo)電板、支架臺、高壓靜電發(fā)生器、氣流通道、揚(yáng)聲器、密封罩、收卷裝置和電極板，密封罩底面固定一塊導(dǎo)電板，導(dǎo)電板上有一層薄溶液和大量泡沫粒，底面右側(cè)放置一個支架臺，揚(yáng)聲器放在支架臺上，高壓靜電發(fā)生器放在支架臺內(nèi)。頂部有一個收卷裝置，離泡沫粒表面4-30cm，以實現(xiàn)纖維的有序性收集，電極板在泡沫粒表面5-30cm，在收卷裝置上方，有利于調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度。密封罩的兩側(cè)壁偏下方接有兩條氣流通道，傾斜15-60°,方向氣流能使泡沫粒翻滾起來。密封罩外側(cè)底部連接一個供液罐，供液罐口接一根氣管，維持罐中氣壓不變，保持供液罐連續(xù)均勻地向密封罩內(nèi)供液。高壓靜電發(fā)生器的正極連接在導(dǎo)電板上，負(fù)極接地。

所述揚(yáng)聲器為電磁式揚(yáng)聲器，也可采用晶體式揚(yáng)聲器、電動式揚(yáng)聲器或其他類型的揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器外殼為不導(dǎo)電的材質(zhì)，頻率可調(diào)范圍為20-2000HZ，頻率太小無法形成理想振幅的駐波，頻率過大易對環(huán)境造成噪聲污染。通過調(diào)節(jié)揚(yáng)聲器的頻率可以調(diào)節(jié)密封罩內(nèi)駐波形態(tài)，從而控制泡沫粒的跳動狀態(tài)。

所述密封罩支架臺為長方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中空，壁厚2-5mm，材質(zhì)采用塑料等不導(dǎo)電材質(zhì)，支架臺的寬度和密封罩寬度保持相同。支架臺用于支撐揚(yáng)聲器，內(nèi)部放置靜電發(fā)生器。

所述泡沫粒大小均一，直徑1-5mm，形狀為圓或橢圓，材質(zhì)為聚苯乙烯，也可為其他密度在2-8kg/m³之間的高聚物材質(zhì)。泡沫粒密度小，質(zhì)量輕盈，在聲駐波下跳動的幅度大，表面易蘸上薄層溶液。

所述導(dǎo)電板底面為矩形，面積小于密封罩底面，厚度2-5mm，材質(zhì)為鋁或鐵片。導(dǎo)電板鋪放在密封罩底面，接通高壓靜電發(fā)生器時，可把靜電均勻傳遞給薄層溶液和泡沫粒附著的溶液上，使紡絲溶液帶電極化，易于紡絲。