[實用新型]一種靜電紡絲裝置

有效

• 申請號: 201820820390.0
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN209397300U
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 吳剛;趙興華;朱華
• 申請（專利權）人: 江西聚賢化纖有限公司
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D1/02;D01D1/06
• 代理公司: 南昌贛專知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 劉錦霞

本實用新型涉及一種靜電紡絲裝置，屬于紡織機械技術領域。本實用新型在推料裝置內部設置了加熱棒，傳統的纏繞式電加熱在通電加熱時，由于線圈的磁感線作用會在推料裝置周圍產生磁場，而進行紡絲作業時推料裝置與接收裝置之間也會產磁場，兩種磁場會產生干擾從而降低靜電紡絲的質量和效率，而本實用新型中用加熱棒取代，不會在加熱過程中產生相互干擾的磁場，有效解決了加熱裝置和高壓裝置之間存在的電磁干擾問題。本實用新型中將傳統的接收板設計成旋轉盤，旋轉盤上設置了多組接收板，且當旋轉盤旋轉時只有一組接收板會與電極相連接進入電路進行電紡作業，采用這種方式使得在進行電紡作業時，電紡絲能夠均勻纏繞在接收板上，便于后續電紡絲的使用。

技術領域

本發明涉及一種靜電紡絲裝置，屬于紡織機械技術領域。

背景技術

通過靜電紡絲法制備微納米纖維是目前最成熟的制備方法之一。根據紡絲原料狀態的不同，靜電紡絲可分為溶液靜電紡絲和熔體靜電紡絲。溶液靜電紡絲的紡絲液都需要有機溶劑例如無水乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺和四氫呋喃等有機溶劑，其中大部分有機溶劑都具有毒性，這就存在溶劑的揮發和回收和有毒溶劑殘留的問題，限制了溶液靜電紡絲在生物醫學上的一些應用。相反，熔體靜電紡絲不使用有機溶劑，很好地避免了這個問題。然而，熔體靜電紡絲的缺點主要包括：整個裝置復雜，需要加熱控溫裝置；加熱裝置和高壓裝置之間存在的電磁干擾問題。

基本的靜電紡絲裝置，由三個主要部分構成，分別是直流高壓電源、金屬噴絲頭、收集裝置。在靜電紡絲實驗中的高壓通常是用直流高壓電源提供的，一般是0~30kV的直流高壓電源，但是交流高壓電源也可以用于靜電紡絲，只是用的非常少。噴絲頭連接在裝有聚合物溶液或者熔體的注射器上，用推進泵將聚合物溶液或熔體以一個穩定可控的速率擠出噴絲頭，在噴絲頭針嘴處形成液滴狀，此時施加高壓，針嘴處的聚合物溶液表面迅速積累感應電荷，在表面電荷的靜電排斥力和電場庫侖力的作用下，液滴開始克服表面張力變成錐形（泰勒錐），隨著高壓的增加，靜電排斥力和電場庫侖力超過表面張力的臨界值，在噴絲頭尖端噴出帶電射流，帶電射流在電場中經過拉伸和鞭動變成細長的絲，隨著溶劑的揮發以及進一步拉伸最終在收集端得到微納米級別的電紡纖維。由于收集端接地，落在收集端上的帶電纖維通常形成的是隨機排列的無紡布纖維膜。

根據紡絲物質的不同靜電紡絲可分為溶液靜電紡絲和熔體靜電紡絲。溶液靜電紡絲存在效率低、有機溶劑的揮發和毒性等缺點，相反，熔體靜電紡絲由于不存在溶劑可以很好地解決這些問題。然而，熔體靜電紡絲的裝置比溶液靜電紡絲的復雜。

近年來，國內外學者對熔體靜電紡絲的研究越來越多，特別是對熔體靜電紡絲裝置的改進。例如，Ogata課題組發明的激光加熱熔體靜電紡絲裝置可以高效、均勻地加熱聚合物。熔體直寫電紡可以精確控制單根纖維的沉積速度和方向，并制備出立體三維支架結構。龍云澤課題組發明的手搖感應起電機熔體靜電紡絲裝置對傳統高壓電源進行替換，避免了電磁加熱和高壓電源之間的電磁干擾問題，整個裝置更加安全、便攜。楊衛民課題組對熔體電紡裝置的噴絲頭進行改進，發明的傘狀噴絲頭解決了熔體靜電紡絲產量低的問題，可以實現高效穩定的大批量熔體靜電紡絲。

目前對靜電紡絲裝置的改進使整個靜電紡絲裝置越來越復雜，嚴重阻礙了靜電紡絲的應用場合，尤其是在戶外或者沒有外接電源的條件下。為了解決這個問題，研究者也考慮到傳統高壓電源的笨重和對外接電源的依賴，嘗試采用其他高壓供應設備來替代傳統高壓電源，并取得了一些成果。例如，龍云澤課題組發明的手持靜電紡絲儀采用電池供電，整個裝置體積僅為10.5×5×3cm³，質量僅為120g。手搖感應起電機靜電紡絲裝置不僅可以用于溶液靜電紡絲，還可以用于熔體靜電紡絲。另外，閆旭等提出的便攜式太陽能靜電紡絲裝置也可以在戶外進行電紡實驗。

發明內容

本發明主要解決的技術問題：針對熔體靜電紡絲加熱裝置和高壓裝置之間存在的電磁干擾的問題，本發明提供了一種靜電紡絲裝置。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案：