[發明專利]攪拌式大批量自由液面靜電紡絲裝置及方法

有效

• 申請號: 202010162257.2
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111139541B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 徐嵐;汪屹
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 蘇州謹和知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 唐靜芳

本申請涉及一種攪拌式大批量自由液面靜電紡絲裝置及方法，包括用以盛放紡絲溶液的儲液池、設置在所述儲液池內的攪拌機構、與所述攪拌機構連接的伸縮旋轉機構、用以驅動所述伸縮旋轉機構的驅動機構及與所述儲液池連接的高壓靜電發生器，所述儲液池的底部設置有通孔，所述伸縮旋轉機構通過所述通孔伸入至所述儲液池內與所述攪拌機構連接；所述驅動機構驅動所述伸縮旋轉機構旋轉以使得所述伸縮旋轉機構相對于所述儲液池升降并旋轉，進而驅動所述攪拌機構在所述儲液池內升降及旋轉。本申請的攪拌式大批量自由液面靜電紡絲裝置及方法能夠防止紡絲溶液在紡絲過程中發生凝固現象，以提高紡絲產量及質量。

技術領域

本發明涉及一種攪拌式大批量自由液面靜電紡絲裝置及方法，屬于靜電紡絲技術領域。

背景技術

自由液面靜電紡絲作為新型的紡絲工藝，其紡絲原理與氣泡靜電紡絲相似，是利用高壓電場所提供的靜電力克服聚合物液面的表面張力，在聚合物液面形成泰勒錐，并進一步形成射流，射流在電場力的作用下被拉細成納米纖維。因為這一過程中沒有氣泡的介入，故而克服了氣泡靜電紡氣泡尺寸不可控，氣泡破裂無規律以及由此造成的纖維直徑分布不均等缺點，同時還保存了氣泡靜電紡的高產量的優點。但是自由液面紡絲過程中，表面張力僅存在于儲液裝置上，在高壓靜電作用下，克服表面張力，產生的纖維還不夠多。同時由于某些紡絲溶液粘度較高，在紡絲過程中溶液發生凝固的現象；以及由于重力的作用，一些添加在溶液中的物質例如石墨烯(Gr)、碳納米管(CNT)等在長時間的紡絲過程中會發生團聚沉淀的現象，導致紡制出的纖維膜質量不一，不能滿足實驗和生產要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種攪拌式大批量自由液面靜電紡絲裝置及方法，其能夠防止紡絲溶液在紡絲過程中發生凝固現象，以提高紡絲產量及質量。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：一種攪拌式大批量自由液面靜電紡絲裝置，包括用以盛放紡絲溶液的儲液池、設置在所述儲液池內的攪拌機構、與所述攪拌機構連接的伸縮旋轉機構、用以驅動所述伸縮旋轉機構的驅動機構及與所述儲液池連接的高壓靜電發生器，所述儲液池的底部設置有通孔，所述伸縮旋轉機構通過所述通孔伸入至所述儲液池內與所述攪拌機構連接；所述驅動機構驅動所述伸縮旋轉機構旋轉以使得所述伸縮旋轉機構相對于所述儲液池升降并旋轉，進而驅動所述攪拌機構在所述儲液池內升降及旋轉。

進一步地，所述伸縮旋轉機構包括與所述驅動機構連接的第一桿及可相對于所述第一桿升降的第二桿，所述第一桿與所述儲液池連接，所述第二桿與所述攪拌機構連接。

進一步地，所述第一桿與所述通孔之間還設置有用以防止紡絲溶液外泄的密封件。

進一步地，所述攪拌機構包括與所述伸縮旋轉機構連接的至少一個底座及設置在所述底座上的攪拌棒。

進一步地，所述攪拌棒的頂部設置有凹槽。

進一步地，所述凹槽的橫截面的形狀為半球形。

進一步地，所述攪拌式大批量自由液面靜電紡絲裝置還包括與所述儲液池連接且為所述儲液池提供紡絲溶液的恒流供液機構。

進一步地，所述攪拌式大批量自由液面靜電紡絲裝置還包括設置在所述儲液池一側的接收機構。

本發明還提供了一種攪拌式大批量自由液面靜電紡絲方法，采用如上所述的攪拌式大批量自由液面靜電紡絲裝置，所述方法包括：

S1：配置紡絲溶液，將配置好的紡絲溶液放入所述儲液池內；

S2：啟動所述驅動機構，所述驅動機構驅動所述伸縮旋轉機構在所述儲液池內轉動并沿所述儲液池向上運動，直至所述攪拌機構伸出至所述紡絲溶液外進行紡絲；

S3：重復“S2”步驟，以制備均勻的納米纖維膜。

進一步地，所述“直至所述金屬桿伸出至所述紡絲液外”具體為：