CN103305934A - 一种聚合物熔融静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

一种聚合物熔融静电纺丝装置，涉及静电纺丝装置。包括料筒、活塞、助推杆、驱动件、料筒加热件、喷嘴加热件、收集器、收集器加热件、环形加热件、料筒温度传感器、喷嘴温度传感器、射流区温度传感器、收集器温度传感器、温度控制器和高压电源；活塞设于料筒内且与料筒滑动配合；助推杆一端与活塞连接，另一端与驱动件连接；料筒加热件设于料筒外周边，料筒下端设有喷嘴，喷嘴接地，喷嘴加热件设于料筒下端外周边，收集器设于喷嘴下方，收集器加热件设于收集器下方，环形加热件设于料筒与收集器之间，料筒温度传感器设于料筒下部，喷嘴温度传感器设于料筒下端，射流区温度传感器设于环形加热件所包围的区域内，收集器温度传感器设于收集器下方。

Description

一种聚合物熔融静电纺丝装置

技术领域

本发明涉及静电纺丝装置，尤其是涉及一种聚合物熔融静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝是一种制备纳米纤维简单有效的方法，纺丝原理是：聚合物溶液或熔体在高压静电场的作用下形成射流，从而被拉伸细化，直至变形为超细纤维汇集到收集器。超过50多种聚合物已经通过这项技术成功地电纺出超细纤维。

溶液静电纺丝因具有过程简单、易于控制、可以纺出细至几十纳米的纤维等优点而备受关注。但该技术中溶剂的使用也带来了一系列的问题：如有毒溶剂的使用；溶剂挥发导致纤维表面不光滑；大部分溶液在纺丝过程中以溶剂的形式蒸发，导致产量低等。熔融静电纺丝无需使用溶剂，排除了溶剂对纺丝过程的影响，这也凸显出其与溶液静电纺丝相比对环境更友好、成本更低，更易于工业化(邓荣坚．熔体静电纺丝法制备微纳米纤维的实验研究[D]．北京:北京化工大学,2009年)。

熔融静电纺丝要求外界施加合理的温度场，以避免聚合物熔体射流在静电纺丝过程中过早固化并由此产生的对射流的稳定性和纳米纤维的表面形貌的不良影响。目前大多采用一段式加热的方法，加热效率低，并且通过热分析发现一段式加热料筒的温度场不均匀，极易造成熔融聚合物在纺丝过程中流动或喷射受阻，特别是射流区受空气冷却后温度降低导致射流过早固化继而无法得到有效、充分的拉伸。由此可见，聚合物对温度变化十分敏感，温度控制是决定熔融静电纺丝效果的关键因素之一。

发明内容

本发明的目的在于提供可保证静电纺丝全程温度环境恒定，能够有效克服熔融体在高温下流动性差的缺点的一种聚合物熔融静电纺丝装置。

本发明包括料筒、活塞、助推杆、驱动件、料筒加热件、喷嘴加热件、收集器、收集器加热件、环形加热件、料筒温度传感器、喷嘴温度传感器、射流区温度传感器、收集器温度传感器、温度控制器和高压电源；

活塞设于料筒内且与料筒滑动配合，助推杆一端与活塞连接，助推杆另一端与驱动件连接，料筒加热件设于料筒外周边，料筒下端设有喷嘴，喷嘴接地，喷嘴加热件设于料筒下端外周边，收集器设于喷嘴下方，收集器加热件设于收集器下方，环形加热件设于料筒与收集器之间，料筒温度传感器设于料筒下部，喷嘴温度传感器设于料筒下端，射流区温度传感器设于环形加热件所包围的区域内，收集器温度传感器设于收集器下方，料筒加热件、喷嘴加热件、收集器加热件、环形加热件、料筒温度传感器、喷嘴温度传感器、射流区温度传感器和收集器温度传感器分别均与温度控制器电连接，收集器接高压电源输出端。

所述驱动件可为液压泵。

所述料筒加热件最好为管状加热圈；所述喷嘴加热件最好为环状加热圈。

所述环形加热件最好为环形加热灯。

所述料筒的外周边最好设有保温层，料筒的上下两端最好均设有绝热盖板，这样可起到保温绝热的作用。

所述收集器加热件最好为加热灯。

与现有技术比较，本发明的有益效果如下：

由于设有料筒温度传感器、喷嘴温度传感器、射流区温度传感器、收集器温度传感器，并通过温度控制器分别对料筒、喷嘴、射流区及收集器温度进行实时控制，可保证静电纺丝全程温度环境的恒定，从而有效克服熔融体在高温下流动性差的弊端。显著提高聚合物熔融静电纺丝质量。由于料筒的外周边可设有保温层，料筒的上下两端均可设绝热盖板，这样可起到绝热保温、降低热损失的作用，为静电纺丝创造更好的环境。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例包括料筒9、活塞13、助推杆12、液压泵11、料筒加热圈7、喷嘴加热圈6、收集器2、收集器加热灯1、环形加热灯4、料筒温度传感器15、喷嘴温度传感器16、射流区温度传感器18、收集器温度传感器19、温度控制器17、高压电源3、保温层8、上石棉盖板10和下石棉盖板5。活塞13设于料筒9内且与料筒9滑动配合，助推杆12一端与活塞13连接，助推杆12另一端与驱动件11连接，料筒加热件7设于料筒9外周边，料筒9下端设有喷嘴14，喷嘴14通过导线接地，喷嘴加热件6设于料筒9下端外周边，收集器2设于喷嘴14下方，收集器加热件1设于收集器2下方，环形加热件4设于料筒9与收集器2之间，料筒温度传感器15螺接于料筒9下部，喷嘴温度传感器16螺接于料筒9下端，射流区温度传感器18设于环形加热件4所包围的区域内，收集器温度传感器19设于收集器2下方，料筒加热件7、喷嘴加热件6、收集器加热件1、环形加热件4、料筒温度传感器15、喷嘴温度传感器16、射流区温度传感器18和收集器温度传感器19分别均与温度控制器17电连接，收集器2接高压电源3输出端。

保温层8设于所述料筒9的外周边，上石棉盖板10和下石棉盖板5分别设于料筒9的上下两端。这样可起到保温绝热的作用。

本实施例工作时，料筒加热圈7用于9料筒的加热；料筒温度传感器15可检测料筒9的温度，并向温度控制器17发送温度信息，料筒9的温度值反馈到温度控制器17，温度控制器17控制料筒加热圈7对料筒9的加热，使料筒9在设定的温度下工作。

喷嘴加热圈6用于对喷嘴14的加热；喷嘴温度传感器16用于检测喷嘴14的温度，并向温度控制器17发送温度信息。喷嘴14的温度反馈到温度控制器17，温度控制器17控制喷嘴加热圈6对喷嘴14的加热，使喷嘴14在设定的温度下工作。喷嘴14尖端通过导线接地。

环形加热灯4用于射流区的加热；射流区温度传感器18可检测射流区的温度，并向温度控制器17发送温度信息。温度控制器17控制环形加热灯4对射流区进行加热，使射流区在设定的温度下工作。

收集器加热灯1用于对收集器2的加热；收集器温度传感器19检测收集器2的温度，并向温度控制器17发送温度信息。温度控制器17控制收集器加热灯1对收集器2进行加热，使收集器2在设定的温度下工作。

所述液压泵11，可以设定助推杆12的进给流速，从而满足静电纺丝的要求。

由于对料筒9、喷嘴14、射流区以及收集器2进行多方位的温度控制，这样克服了熔融静电纺丝过程温度场分布不均匀、纺丝射流过早固化的缺点，有利于减小射流直径、提高熔融电纺纤维的均匀性，可得到表面光滑均匀的纳米纤维，显著提高聚合物熔融静电纺丝质量。

Claims (7)

1.一种聚合物熔融静电纺丝装置，其特征在于，包括料筒、活塞、助推杆、驱动件、料筒加热件、喷嘴加热件、收集器、收集器加热件、环形加热件、料筒温度传感器、喷嘴温度传感器、射流区温度传感器、收集器温度传感器、温度控制器和高压电源；

活塞设于料筒内且与料筒滑动配合，助推杆一端与活塞连接，助推杆另一端与驱动件连接，料筒加热件设于料筒外周边，料筒下端设有喷嘴，喷嘴接地，喷嘴加热件设于料筒下端外周边，收集器设于喷嘴下方，收集器加热件设于收集器下方，环形加热件设于料筒与收集器之间，料筒温度传感器设于料筒下部，喷嘴温度传感器设于料筒下端，射流区温度传感器设于环形加热件所包围的区域内，收集器温度传感器设于收集器下方，料筒加热件、喷嘴加热件、收集器加热件、环形加热件、料筒温度传感器、喷嘴温度传感器、射流区温度传感器和收集器温度传感器分别均与温度控制器电连接，收集器接高压电源输出端。

2.如权利要求1所述的一种聚合物熔融静电纺丝装置，其特征在于，所述驱动件为液压泵。

3.如权利要求1所述的一种聚合物熔融静电纺丝装置，其特征在于，所述料筒加热件为管状加热圈。

4.如权利要求1所述的一种聚合物熔融静电纺丝装置，其特征在于，所述喷嘴加热件为环状加热圈。

5.如权利要求1所述的一种聚合物熔融静电纺丝装置，其特征在于，所述环形加热件为环形加热灯。

6.如权利要求1所述的一种聚合物熔融静电纺丝装置，其特征在于，所述料筒的外周边设有保温层，料筒的上下两端均设有绝热盖板。

7.如权利要求1所述的一种聚合物熔融静电纺丝装置，其特征在于，所述收集器加热件为加热灯。