CN102719905A

CN102719905A - 静电纺丝装置

Info

Publication number: CN102719905A
Application number: CN2012102410444A
Authority: CN
Inventors: 徐岚; 司娜; 刘福娟; 何吉欢
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Changshu Zijin Intellectual Property Service Co Ltd
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2032-07-12
Also published as: CN102719905B

Abstract

一种静电纺丝装置，其包括料桶、设于料桶内且能在料桶内运动的活塞、设于料桶一端且与料桶连通的喷丝头、连接在喷丝头上的高压供电装置、对应喷丝头位置设置的接收板以及给接收板接地的接地电源线，所述静电纺丝装置还包括在喷丝头外围罩起来一片密闭纺丝区域的玻璃罩、探测密闭纺丝区域内湿度的湿度探测器以及调节密闭纺丝区域内湿度的湿度调节装置，所述喷丝头及接收板位于玻璃罩围成的密闭纺丝区域内。本发明通过在纺丝区域加玻璃罩使得纺丝区域为密闭区域，通过设置给密闭环境调节湿度的湿度调节装置和湿度探测装置，可以简单快捷的控制纺丝湿度。

Description

静电纺丝装置

技术领域

本发明涉及一种静电纺丝装置，尤其涉及一种可调节湿度的静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。静电雾化较静电纺丝而言，在于这二者采用的工作介质不同，静电雾化采用的是低粘度的牛顿流体，而静电纺丝采用的则是较高粘度的非牛顿流体。相对应的，静电雾化技术的深入研究也为静电纺丝体系提供了一定的理论依据和知识基础。“静电纺丝”一词来源于“electrospinning”或更早一些的“electrostaticspinning”，国内一般将其简称为“静电纺”、“电纺”等。

近年来，通过静电纺丝技术制备纳米纤维材料已经成为世界材料科学技术领域的最重要的学术与技术活动之一。静电纺丝技术以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控性等优点，成为了有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。当下，静电纺丝技术已经制备出了种类丰富的纳米纤维，包括有机纳米纤维、无机纳米纤维和有机/无机复合纳米纤维。

对静电纺丝过程的深入研究目前已经涉及到静电学、电流体力学、流变学、空气动力学等领域。然而，随着工艺技术精密化进程的加速，从事静电纺丝制备纳米纤维技术的科研人员开始着手面对一些电纺技术上一直隐藏多时且必须要先行解决的问题。首先，关于制备有机纳米纤维，可以用于静电纺丝的天然高分子品种十分有限，对所制备的产品结构和性能的研究仍然不够完善，所生产出来的最终产品应用大都只是处于实验阶段，尤其是这些产品的产业化生产方面还存在更大的问题。其次，静电纺丝有机/无机复合纳米纤维的性能不仅与纳米粒子的结构有关，还与纳米粒子的聚集方式和协同性能、聚合物基体的结构性能、粒子与基体的界面结构性能及加工复合工艺等各个方面有着相应关系，如何制备出高性能、多功能且适合需要的复合纳米纤维是研究的关键。再次，静电纺丝无机纳米纤维的研究基本处于起始阶段，无机纳米纤维在高效催化、高温过滤、生物组织工程、航天器材、光电器件等多个领域具有潜在的用途，静电纺丝无机纳米纤维较大的脆性限制了其应用性能和范围，因此，开发具有柔韧性、连续性的无机纤维成为一个重要的课题。

传统的静电纺丝法就是利用电场力将聚合物溶液或熔体从毛细管口处抽出形成射流，经过摆动、蒸发、细发过程，最终得到纳米级的纤维。纺丝过程中的湿度是影响纳米纤维质量的一个重要因素，但是在纺丝过程中的湿度比较难以精确调节。

因此，如何调节纺丝湿度来获得高质量的纤维成了关键点，而本发明针对此技术问题，提供了一种可调节湿度的静电纺丝装置，以解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可调节湿度的静电纺丝装置，用以解决静电纺丝过程中纺丝湿度调节的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种静电纺丝装置，其包括料桶、设于料桶内且能在料桶内运动的活塞、设于料桶一端且与料桶连通的喷丝头、连接在喷丝头上的高压供电装置、对应喷丝头位置设置的接收板以及给接收板接地的接地电源线，所述静电纺丝装置还包括罩在喷丝头外围以形成一片密闭纺丝区域的玻璃罩、探测密闭纺丝区域内湿度的湿度探测器以及调节密闭纺丝区域内湿度的湿度调节装置，所述喷丝头及接收板位于玻璃罩围成的密闭纺丝区域内。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述玻璃罩设有前壁以及与前壁位置相对的后壁，所述喷丝头设置于前壁处，所述接收板与后壁固定连接在一起。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述玻璃罩上对应喷丝头的位置设有供喷丝头伸入玻璃罩内的第一开口。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述湿度调节装置设置于玻璃罩的外部。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述玻璃罩上设有第二开口，所述湿度调节装置设有通过第二开口伸入玻璃罩内以便于给密闭纺丝装置内加湿的输送管道。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述湿度探测器包括感应玻璃罩内湿度的感应部以及显示感应部感应到的湿度值的显示器，所述湿度探测器还包括连接显示器与感应部的连接部。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述感应部位于玻璃罩内，所述显示器位于玻璃罩外，所述玻璃罩上设有供连接部伸入玻璃罩内的第三开口。

从上述技术方案可以看出，本发明通过在纺丝区域加玻璃罩使得纺丝区域为密闭区域，通过设置给密闭环境调节湿度的湿度调节装置和湿度探测装置，可以简单快捷的控制纺丝湿度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明结构简单、操作方便、控制简单、工艺流程短；

（2）通过在纺丝区域加玻璃罩使得纺丝区域为密闭区域；

（3）通过设置给密闭环境调节湿度的湿度调节装置和湿度探测装置，有利于方便快捷的调节密闭纺丝空间内的纺丝湿度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明静电纺丝装置示意图。

其中：1、料桶；2、高压静电装置；3、活塞；4、喷丝头；5、玻璃罩；51、前壁；52、后壁；53、第一开口；54、第二开口；6、接地电源线；7、接收板；8、湿度调节装置；9、湿度探测器；91、感应部；92、显示器；93、连接部；10、输送管道。

具体实施方式

本发明公开了一种可调节湿度的静电纺丝装置，以此解决了静电纺丝过程中纺丝湿度调节的技术问题。

该静电纺丝装置包括料桶、设于料桶内且能在料桶内运动的活塞、设于料桶一端且与料桶连通的喷丝头、连接在喷丝头上的高压供电装置、对应喷丝头位置设置的接收板以及给接收板接地的接地电源线，所述静电纺丝装置还包括罩在喷丝头外围以形成一片密闭纺丝区域的玻璃罩、探测密闭纺丝区域内湿度的湿度探测器以及调节密闭纺丝区域内湿度的湿度调节装置，所述喷丝头及接收板位于玻璃罩围成的密闭纺丝区域内。

进一步的，所述玻璃罩设有前壁以及与前壁位置相对的后壁，所述喷丝头设置于前壁处，所述接收板与后壁固定连接在一起。

进一步的，所述玻璃罩上对应喷丝头的位置设有供喷丝头伸入玻璃罩内的第一开口。

进一步的，所述湿度调节装置设置于玻璃罩的外部。

进一步的，所述玻璃罩上设有第二开口，所述湿度调节装置设有通过第二开口伸入玻璃罩内以便于给密闭纺丝装置内加湿的输送管道。

进一步的，所述湿度探测器包括感应玻璃罩内湿度的感应部以及显示感应部感应到的湿度值的显示器，所述湿度探测器还包括连接显示器与感应部的连接部。

进一步的，所述感应部位于玻璃罩内，所述显示器位于玻璃罩外，所述玻璃罩上设有供连接部伸入玻璃罩内的第三开口。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的静电纺丝装置包括料桶1、高压供电装置2、活塞3、喷丝头4、接地电源线6、接收板7。高压供电装置2连接在喷丝头4上；活塞3设于料桶1内且能在料桶1内运动；喷丝头4设于料桶1一端且与料桶1连通；电源线6与接收板7连接以给接收板7接地。

继续如图1所示，本发明的静电纺丝装置还包括罩在喷丝头4外围以形成一片密闭纺丝区域的玻璃罩5、探测密闭纺丝区域内湿度的湿度探测器9以及调节密闭纺丝区域内湿度的湿度调节装置8，喷丝头4及接收板7位于玻璃罩5围成的密闭纺丝区域内。本发明实施例的静电纺丝装置通过在纺丝区域加玻璃罩5使得纺丝区域为密闭区域，通过设置给密闭环境调节湿度的湿度调节装置8和湿度探测装置9，可以简单快捷的控制静电纺丝的湿度。

玻璃罩5设有前壁51以及与前壁51位置相对的后壁52。喷丝头4设置于前壁51处。玻璃罩5上对应喷丝头4的位置设有供喷丝头4伸入玻璃罩5内的第一开口53。在实际应用中，喷丝头4与玻璃罩5在第一开口53处衔接时可能会存在小的间隙，可以进行密封处理。密封处理的方式包括在喷丝头4与玻璃罩5之间配合的地方使用橡胶圈，或者在喷丝头4与玻璃罩5之间的间隙处使用填充物进行填充密封。以上列举的仅仅是部分可实施方式，本发明要保护的密封处理并不受上述列举限制，任何可替代的密封处理方案均在本发明的保护范围之内。

接收板7的位置对应喷丝头4设置，接收板7设置于靠近后壁52处。接收板7的固定方式有多种，本发明的图1中显示的是接收板7与玻璃罩5的后壁52固定连接在一起的技术方案。当然，在其他实施方式中，可以将接收板7固定在其他结构上，然后将固定好的接收板7整合件放置于距离喷丝头4要求的位置处。本发明的附图1中接收板7的固定方式并不限缩本发明的保护范围，任何可替代的且很容易想到的关于接收板7的固定方式，均在本发明的保护范围之内。

湿度调节装置8设置于玻璃罩5的外部。玻璃罩5上设有第二开口54，湿度调节装置8设有通过第二开口54伸入玻璃罩5内以便于给密闭纺丝装置内加湿的输送管道10。第二开口54的大小与输送管道10的尺寸对应。

湿度探测器9包括感应玻璃罩5内湿度的感应部91以及显示感应部91感应到的湿度值的显示器92，湿度探测器9还包括连接显示器92与感应部91的连接部93。感应部91位于玻璃罩5内，显示器92位于玻璃罩5外，玻璃罩5上设有供连接部93伸入玻璃罩内的第三开口55。

本发明公开的静电纺丝装置的工作原理是：聚合物在料桶1内，通过灌注泵推动活塞3进入喷丝头4纺丝，高压供电装置2连接在喷丝头4上，接收板7通过接地电源线6接地，打开高压供电装置2的开关，在喷丝头4和接收板7之间形成了一个电场，使喷丝头4出口处的聚合物溶液在高压的作用下形成连续射流，射流经过摆动、蒸发、细发过程，最后在接收板7上收集到纳米级的纤维。

在密闭的纺丝环境内，外界环境中气体的流动对射流稳定性的影响会减小。湿度调节装置8通过输送管道10给密闭纺丝装置内加湿并通过湿度探测器9探测密闭纺丝容器内的湿度，湿度可由湿度探测器9的显示器92读出，然后根据具体的纺丝要求调节湿度，使密闭纺丝装置内的湿度达到要求湿度。

本发明通过在纺丝区域加玻璃罩5使得纺丝区域为密闭区域，通过设置给密闭环境调节湿度的湿度调节装置8和湿度探测装置9，可以简单快捷的控制纺丝湿度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明结构简单、操作方便、控制简单、工艺流程短；

（2）通过在纺丝区域加玻璃罩5使得纺丝区域为密闭区域；

（3）通过设置给密闭环境调节湿度的湿度调节装置8和湿度探测装置9，有利于方便快捷的调节密闭纺丝空间内的纺丝湿度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种静电纺丝装置，其包括料桶、设于料桶内且能在料桶内运动的活塞、设于料桶一端且与料桶连通的喷丝头、连接在喷丝头上的高压供电装置、对应喷丝头位置设置的接收板以及给接收板接地的接地电源线，其特征在于：所述静电纺丝装置还包括罩在喷丝头外围以形成一片密闭纺丝区域的玻璃罩、探测密闭纺丝区域内湿度的湿度探测器以及调节密闭纺丝区域内湿度的湿度调节装置，所述喷丝头及接收板位于玻璃罩围成的密闭纺丝区域内。

2.根据权利要求1所述静电纺丝装置，其特征在于：所述玻璃罩设有前壁以及与前壁位置相对的后壁，所述喷丝头设置于前壁处，所述接收板与后壁固定连接在一起。

3.根据权利要求1所述静电纺丝装置，其特征在于：所述玻璃罩上对应喷丝头的位置设有供喷丝头伸入玻璃罩内的第一开口。

4.根据权利要求1所述静电纺丝装置，其特征在于：所述湿度调节装置设置于玻璃罩的外部。

5.根据权利要求4所述静电纺丝装置，其特征在于：所述玻璃罩上设有第二开口，所述湿度调节装置设有通过第二开口伸入玻璃罩内以便于给密闭纺丝装置内加湿的输送管道。

6.根据权利要求1所述静电纺丝装置，其特征在于：所述湿度探测器包括感应玻璃罩内湿度的感应部以及显示感应部感应到的湿度值的显示器，所述湿度探测器还包括连接显示器与感应部的连接部。

7.根据权利要求6所述静电纺丝装置，其特征在于：所述感应部位于玻璃罩内，所述显示器位于玻璃罩外，所述玻璃罩上设有供连接部伸入玻璃罩内的第三开口。