[發明專利]一種離心靜電紡絲裝置

在審

• 申請號: 202210128864.6
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114250522A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 苑甫;于杰;蔣濤
• 申請（專利權）人: 松山湖材料實驗室
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 呂露

本申請提供一種離心靜電紡絲裝置，涉及靜電紡絲裝置領域。離心靜電紡絲裝置包括：出絲電極、環狀的接收電極、驅動機構以及高壓發生器。出絲電極具有底壁以及環狀的周壁，底壁與周壁的底端連接以形成用于容置紡絲液的容置槽，周壁設有氣閥接口、多個出絲孔、以及與多個出絲孔對應的多個氣孔，出絲孔的兩端分別貫穿周壁的內表面以及外表面，氣孔有間隙的環設于對應的出絲孔的周向，且氣孔的一端貫穿周壁的外表面，另一端位于周壁內且與氣閥接口連通。接收電極環設于出絲電極的周向，接收電極具有用于接收出絲電極輸出的纖維的內環面。利用旋轉離心、靜電場以及氣流噴射的綜合作用，有效增加了紡絲效率的同時避免發生掛絲現象。

技術領域

本申請涉及靜電紡絲裝置領域，具體而言，涉及一種離心靜電紡絲裝置。

背景技術

靜電紡絲技術是一種常見的納米纖維的生產方法。紡絲液在電場力的作用下形成泰勒錐，然后持續拉伸成直徑為100至500納米的纖維，最后被帶靜電的金屬收集器收集并形成納米纖維薄膜。

近年來，隨著納米技術的不斷發展，具備一定厚度的納米纖維氈憑借其特殊的三維網狀結構，在細胞生物工程與超級電容容器等領域得到了廣泛關注。目前常采用旋轉離心靜電紡絲法制備納米纖維氈。該方法工作時通過使出絲針頭旋轉，在電場和離心雙重作用下針頭內的溶液更容易形成泰勒錐并持續拉伸從而形成納米纖維吸附在收集器內層表面。但由于離心力較難精準控制且納米纖維出絲量太大，離心法靜電紡絲出絲不均勻容易產生掛絲的問題，從而引起納米纖維氈生產和收集效率下降的問題。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種離心靜電紡絲裝置，其能夠改善現有的出絲電極在靜電紡絲時容易掛絲，導致納米纖維氈生產及收集效率低的技術問題。

本申請實施例提供一種離心靜電紡絲裝置，其包括：出絲電極、環狀的接收電極、驅動機構以及高壓發生器。

出絲電極具有底壁以及環狀的周壁，底壁與周壁的底端連接以形成用于容置紡絲液的容置槽，周壁設有氣閥接口、多個出絲孔、以及與多個出絲孔對應的多個氣孔，出絲孔的兩端分別貫穿周壁的內表面以及外表面，氣孔有間隙的環設于對應的出絲孔的周向，且氣孔的一端貫穿周壁的外表面，另一端位于周壁內且與氣閥接口連通。

接收電極環設于出絲電極的周向，接收電極具有用于接收出絲電極輸出的纖維的內環面，內環面與出絲電極的外表面存在間隙。

驅動機構與底壁絕緣連接并驅動出絲電極繞其軸線旋轉。

高壓發生器的正極與出絲電極電連接，高壓發生器的負極與接收電極電連接。

在上述實現過程中，采用杯狀的出絲電極和環狀的接收電極配合，且出絲電極的周壁設有多個出絲孔，多個出絲孔的設置可避免納米纖維出絲量太大，每個出絲孔的兩端分別貫穿周壁的內表面以及外表面，因此采用驅動機構驅動出絲電極繞其軸線旋轉時，位于容置槽內的紡絲液在離心力的作用下可經多個出絲孔均勻甩出，并且被電場力拉伸成絲狀纖維，在靜電場的作用下吸附在接收電極的內環面上。同時在靜電紡絲過程中經氣閥接口通入壓縮氣體，壓縮空氣自氣孔噴出，由于氣孔有間隙的環設于對應的出絲孔的周向，因此能夠利用氣流噴射進一步輔助甩出的紡絲液拉伸成絲狀纖維，同時利用氣流噴射的作用使其向內環面輸送以吸附于內環面，可進一步提高出絲效率以及收集效率，有效降低出絲電極掛絲。

也即是，本申請提供的離心靜電紡絲裝置，利用旋轉離心、靜電場以及氣流噴射的綜合作用，使得納米級絲狀纖維更有效率地吸附在內環面上，形成蓬松的且具有一定厚度的納米纖維氈，不僅有效增加了紡絲效率，同時避免掛絲，從而提高了納米纖維氈在實際生產中的產出效率。

在一種可能的實施方案中，出絲電極的軸線與接收電極的軸線重合。

在上述實現過程中，出絲電極的軸線與接收電極的軸線重合，因此在旋轉過程中，有利于獲得厚度均勻的納米纖維氈。

在一種可能的實施方案中，出絲孔的軸線與對應的氣孔的軸線重合。