CN103205818B - 气流辅助混合静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

气流辅助混合静电纺丝装置，涉及一种静电纺丝装置。设有机架、供液装置、左喷头、右喷头、喷头位置调整机构、左电场集中板、右电场集中板、高压电源、辅助气体供给装置和收集装置；供液装置设有左容液室、右容液室、左供液管和右供液管；喷头位置调整机构设有左分度机构、右分度机构、左喷头夹紧头、右喷头夹紧头和喷头支架；左喷头的喷嘴外部设有左电场集中板，右喷头的喷嘴外部设有右电场集中板，左喷头的喷嘴、右喷头的喷嘴、左电场集中板和右电场集中板均通过导线接高压电源；辅助气体供给装置设有气瓶、气管和气体喷头；收集装置设有收集基带、收集电极板、电机和2个滚筒。可同时将两种不同静电纺丝材料高效、均匀地进行静电纺丝。

Description

气流辅助混合静电纺丝装置

技术领域

本发明涉及一种静电纺丝装置，尤其是涉及一种借助辅助气体提高射流混合效率和质量的气流辅助混合静电纺丝装置。

背景技术

近年来纳米纤维逐渐成为研究热点，纳米纤维可以应用在诸多领域，如传感器、生物、医药、柔性电子、过滤技术等领域（[1]D.Sun,C.Chang,S.Li,and L.Lin,"Near-Field Electrospinning,"Nano Letters,vol.6,pp.839-842,2006/04/012006.）。静电纺丝技术是制备纳米纤维的简便方法之一，在静电纺丝过程中，聚合物在强电场的作用下产生黏弹性变形，最终形成纺丝射流，因静电纺丝生产设备简单，材料适应性广，生产效率高，渐渐被应用于纳米纤维的工业化生产。目前应用于静电纺丝生产或研究的静电纺丝设备主要可以分为单根纤维直写与批量纤维生产两种，单根纤维直写关注点在于纤维的精确定位与沉积（[2]G.Zheng,Y.Dai,L.Wang,and D.Sun,"Direct Write Micronano structureFor Flexible Electronic Manufacturing,"Proceedings of the7th IEEE InternationalConference on Nanotechnology,2007；[3]X.Wang,G.Zheng,L.Xu,W.Cheng,B.Xu,Y.Huang,and D.Sun,"Fabrication of nanochannels via near-field electrospinning,"Applied Physics A:Materials Science&Processing,vol.A106,pp.825-828,2012），批量纤维制备主要关注纤维的较大面积应用。随着研究的深入，在电纺时需要将两种或多种不同聚合物同时交叉混合电纺，因此设计一种可以方便进行两种或多种溶液混纺的静电纺丝装置具有重要意义。

中国专利CN102121137A、CN101671853A、CN101985778A等中提出了不同的多股纤维静电纺丝喷头结构，但这些专利申请中所述静电纺丝装置均未涉及气体辅助方式，存在不同纤维或雾状液滴之间的混合不均匀、不同射流之间的混合不充分等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种可同时将两种不同静电纺丝材料高效、均匀地进行静电纺丝的气流辅助混合静电纺丝装置。

本发明设有机架、供液装置、左喷头、右喷头、喷头位置调整机构、左电场集中板、右电场集中板、高压电源、辅助气体供给装置和收集装置；

供液装置设有左容液室、右容液室、左供液管和右供液管，左容液室通过左供液管与左喷头连通，右容液室通过右供液管与右喷头连通；

喷头位置调整机构设有左分度机构、右分度机构、左喷头夹紧头、右喷头夹紧头和喷头支架，左喷头和右喷头分别由左喷头和右喷头夹紧头夹紧，左喷头夹紧头和右喷头夹紧头分别通过左分度机构和右分度机构与喷头支架连接，喷头支架设于机架上；

左喷头的喷嘴外部设有左电场集中板，右喷头的喷嘴外部设有右电场集中板，左喷头的喷嘴、右喷头的喷嘴、左电场集中板和右电场集中板均通过导线接高压电源；

辅助气体供给装置设有气瓶、气管和气体喷头；气体喷头通过气管与气瓶连接，气体喷头安装在所述喷头支架上；

收集装置设有收集基带、收集电极板、电机和2个滚筒；电机输出轴与滚筒连接，收集基带缠绕于2个滚筒上，构成卷到卷传送机构，收集基带位于左喷头、右喷头和气体喷头正下方，收集电极板设于收集基带下方且接地，电机输出轴与2个滚筒中的其中1个滚筒连接。

所述机架最好为龙门架。

所述左容液室与右容液室最好为一体式结构。

所述辅助气体供给装置最好还设有气压控制柜，气压控制柜接所述气瓶的气阀，气压控制柜用于控制气瓶的气阀的开合，从而可更好地达到实现控制气体喷头的气体流速。

以气体喷头为基准，所述左喷头和右喷头最好呈对称设置。

所述气体喷头的头部形状可为多孔喇叭形。

与现有技术比较，本发明有益效果如下：

使用时，将两种不同的纺丝溶液分别装于左容液室和右容液室内，通过供液装置实现两种不同聚合物的混合静电纺丝，在混纺过程中通过辅助气体供给装置提供的控制气流可增加电纺射流的相互混合效率（通过气压控制柜控制气阀的开合，从而可控制气体喷头的气体流速）。从而可实现同时将两种不同静电纺丝材料高效、均匀地进行静电纺丝，达到借助辅助气体提高射流混合效率和质量。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例的部分结构示意图。

具体实施方式

参见图1和2，本发明实施例设有机架1、供液装置2、左喷头31、右喷头32、喷头位置调整机构、左电场集中板51、右电场集中板52、高压电源6、辅助气体供给装置和收集装置。机架1为龙门架。供液装置2设有左容液室21、右容液室22、左供液管23和右供液管24；左容液室21与右容液室22为一体式结构。左容液室21通过左供液管23与左喷头31连通，右容液室22通过右供液管23与右喷头32连通。喷头位置调整机构设有左分度机构41、右分度机构42、左喷头夹紧头43、右喷头夹紧头44和喷头支架45，左喷头31和右喷头32分别通过左、右喷头夹紧头43和44夹紧，左、右喷头夹紧头43和44分别通过左、右分度机构41和42与喷头支架45连接，喷头支架45设于机架1上。左喷头31和右喷头32上分别均设有电场集中板51和52；左喷头31的喷嘴和右喷头32的喷嘴以及电场集中板51和52均通过导线接高压电源6。

所述辅助气体供给装置设有气瓶61、气管62、气体喷头63和气压控制柜64；气体喷头63通过气管62与气瓶61连接，气体喷头63安装在所述喷头支架45上。气压控制柜64用于控制气瓶61上的气阀65的开合大小。

收集装置设有收集基带71、收集电极板72、电机73、2个滚筒74和75；电机73输出轴与滚筒74连接，收集基带71缠绕于2个滚筒74和75上，构成卷到卷传送机构。收集基带71位于左喷头31、右喷头32和气体喷头63正下方，收集基带71下方设有电极板72，电极板72接地。

在图1和2中的下部箭头表示滚筒74的旋转方向；气体喷头63下方的各箭头表示气流方向，麻点P表示纺丝纤维。

本实施例使用时，将两种不同的纺丝溶液分别装于左容液室和右容液室内，通过调整分度机构可以独立调整喷头的喷射角度，分度机构上的度数表示喷头喷射角度。喷头喷嘴由导电材料制得，通过导线与高压电源相连，高压电在喷嘴处产生强电场使聚合物溶液形成射流喷射。气体喷头底端的细小出气口阵列将喷出气体细化加速，形成均匀的气流将、两喷头喷出的电纺纤维均匀混合。根据实际需要，可以通过调节气压控制柜中的相应控制量来控制气阀的开合和流量，从而控制气体喷头的气体流速。收集基带在滚筒带动下从电极板上方掠过，电纺射流到达收集基带后随收集基带被滚筒卷起，滚筒不断转动，则纺丝射流源源不断的沉积在收集基带上。

Claims (6)

1.气流辅助混合静电纺丝装置，其特征在于设有机架、供液装置、左喷头、右喷头、喷头位置调整机构、左电场集中板、右电场集中板、高压电源、辅助气体供给装置和收集装置；

供液装置包括左容液室、右容液室、左供液管和右供液管；左容液室通过左供液管与左喷头连通，右容液室通过右供液管与右喷头连通；

喷头位置调整机构设有左分度机构、右分度机构、左喷头夹紧头、右喷头夹紧头和喷头支架，左喷头和右喷头分别由左喷头和右喷头夹紧头夹紧，左喷头夹紧头和右喷头夹紧头分别通过左分度机构和右分度机构与喷头支架连接，喷头支架设于机架上；

左喷头的喷嘴外部设左电场集中板，右喷头的喷嘴外部设右电场集中板，左喷头的喷嘴、右喷头的喷嘴、左电场集中板和右电场集中板均通过导线接高压电源；

辅助气体供给装置设有气瓶、气管和气体喷头；气体喷头通过气管与气瓶连接，气体喷头安装在所述喷头支架上；

收集装置设有收集基带、收集电极板、电机和2个滚筒；电机输出轴与滚筒连接，收集基带缠绕于2个滚筒上，构成卷到卷传送机构，收集基带位于左喷头、右喷头和气体喷头正下方，收集电极板设于收集基带下方且接地，电机输出轴与2个滚筒中的其中1个滚筒连接。

2.如权利要求1所述的气流辅助混合静电纺丝装置，其特征在于所述机架为龙门架。

3.如权利要求1所述的气流辅助混合静电纺丝装置，其特征在于所述左容液室与右容液室为一体式结构。

4.如权利要求1所述的气流辅助混合静电纺丝装置，其特征在于所述辅助气体供给装置设有气压控制柜，气压控制柜接气瓶的气阀。

5.如权利要求1所述的气流辅助混合静电纺丝装置，其特征在于以所述气体喷头为基准，所述左喷头和右喷头呈对称设置。

6.如权利要求1所述的气流辅助混合静电纺丝装置，其特征在于所述气体喷头的头部形状为多孔喇叭形。