CN103361747A - 一种旋转薄膜气泡静电纺丝装置 - Google Patents

一种旋转薄膜气泡静电纺丝装置 Download PDF

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Abstract

一种旋转薄膜气泡静电纺丝装置，包括薄膜气泡发生器、高压静电发生器、风机、接收器、电动机、贮液池、金属正电极和负电极，所述薄膜气泡发生器设置于所述风机与所述接收器之间，所述风机置于所述薄膜气泡发生器后方，所述接收器设置于所述薄膜气泡发生器的正前方，所述接收器用于接收所述薄膜气泡发生器所发射出的射流，所述薄膜气泡发生器与所述高压静电发生器和电动机相连，所述电动机驱动所述薄膜气泡发生器作旋转运动，所述贮液池设置于所述薄膜气泡发生器的下方用于向所述薄膜气泡发生器提供溶液，所述金属正电极和负电极分别与薄膜气泡发生器和接收器电性连接，正电极和负电极之间形成有电压差。该静电纺丝装置，可实现连续纺丝。

Description

一种旋转薄膜气泡静电纺丝装置
技术领域
本发明涉及纺丝设备领域，尤其涉及一种旋转薄膜气泡静电纺丝装置。
背景技术
静电纺丝技术是目前制备超细纤维和纳米纤维最直接也是最基本的方法之一，由于通过静电纺丝技术所制备的纳米纤维具有超高的比表面积、极大长径比、高表面活性、优越的机械性能（高强高韧）等特点，在纺织工程、环境工程、生物科技、医疗与卫生健康、能源贮存、军事与反恐安全等不同领域都具有十分广阔的应用前景。
目前实验室和工业界制备纳米纤维，均广泛采用单喷头或多喷头针筒式静电纺纳米纤维的装置。如中国专利ZL200410025622.6、ZL200420107832.5等；美国专利US6713001、US7326043、US6616435等。有不少改良或改变针筒式喷头设计，采用其他喷丝方式进行纺丝的装置，如中国专利ZL200610117671.1、ZL200710036447.4、ZL200710040316.3、ZL200420020596.3、ZL200820058415.4等，美国专利US7535019、US7390452等，日本专利JP2009120971-A、JP2009120972-A；世界专利WO2008060675-A2、WO2008060675-A3。还有改进接收装置的，如美国专利US5042789、US4589186等。
气泡静电纺丝技术是一项重要的制备纳米纤维技术，有很多学者对其工艺参数及喷丝体系等进行了研究，如中国专利ZL200420020596.3、ZL200410025622.6等；美国专利US6616435、US6753454等。
传统的纳米静电纺丝技术存在一些缺陷，产量低，同时受溶液溶度、粘性等性能影响较大，且由于针头直径较小，易堵塞针头。针对这些问题，本发明专利申请的发明人提出了气泡静电纺丝方法，但是，该方法仍处于实验室制备阶段，且气泡产生的均匀性难以控制，不能大规模的产业化生产，纳米纤维的产量问题仍然是迫切需要解决的。
鉴于现有技术中存在的上述问题，需要设计一种可批量制备纳米纤维的薄膜气泡静电纺丝装置，以弥补现有技术的不足，满足生产生活需要。
发明内容
本发明解决的问题是可批量制备纳米纤维的薄膜气泡静电纺丝装置，以弥补现有技术的不足，满足生产生活需要。
为解决上述问题，本发明揭示了一种旋转薄膜气泡静电纺丝装置，包括薄膜气泡发生器、高压静电发生器、风机、接收器、电动机、贮液池、金属正电极和负电极，所述薄膜气泡发生器设置于所述风机与所述接收器之间，所述风机置于所述薄膜气泡发生器后方，所述接收器设置于所述薄膜气泡发生器的正前方，所述接收器用于接收所述薄膜气泡发生器所发射出的射流，所述薄膜气泡发生器与所述高压静电发生器和电动机相连，所述电动机驱动所述薄膜气泡发生器作旋转运动，所述贮液池设置于所述薄膜气泡发生器的下方用于向所述薄膜气泡发生器提供溶液，所述金属正电极和负电极分别与薄膜气泡发生器和接收器电性连接，正电极和负电极之间形成有电压差。
优选地，所述薄膜气泡发生器由多个金属线圈围绕而成。
优选地，所述薄膜气泡发生器由多个金属线圈围绕成三角形、四边形或圆形。
优选地，所述金属线圈的数量为1～20个。
优选地，所述接收器与所述薄膜气泡发生器之间的距离可调，调节范围为0.1cm～100cm。
优选地，所述风机输出的气流流速可调，调节范围为0～100m/s。
优选地，所述高压静电发生器的输出电压可调，调节范围为1V～100KV。
优选地，所述电动机的转速可调，调节范围0～100转/S。
优选地，所述接收器为接收极板或接收滚筒。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明所揭示的旋转薄膜气泡静电纺丝装置，包括薄膜气泡发生器、高压静电发生器、风机、接收器、电动机、贮液池、金属正电极和负电极，所述薄膜气泡发生器设置于所述风机与所述接收器之间，所述风机置于所述薄膜气泡发生器后方，所述接收器设置于所述薄膜气泡发生器的正前方，所述接收器用于接收所述薄膜气泡发生器所发射出的射流，所述薄膜气泡发生器与所述高压静电发生器和电动机相连，所述电动机驱动所述薄膜气泡发生器作旋转运动，所述贮液池设置于所述薄膜气泡发生器的下方用于向所述薄膜气泡发生器提供溶液，所述金属正电极和负电极分别与薄膜气泡发生器和接收器电性连接，正电极和负电极之间形成有电压差。本发明所揭示的旋转薄膜气泡静电纺丝装置，通过将所述薄膜气泡发生器与所述电动机相连，所述电动机驱动所述薄膜气泡发生器作旋转运动，同时，在所述薄膜气泡发生器的下方设置所述贮液池，从而使得所述薄膜气泡发生器在旋转过程中与所述贮液池内的溶液接触，其表面覆盖一层溶液，进而实现连续纺丝，提高生产效率。
附图说明
图1是本发明实施例一中旋转薄膜气泡静电纺丝装置的结构示意图；
图2是本发明实施例一中薄膜气泡发生器围绕而成四边形时的结构示意图；
图3是本发明实施例二中旋转薄膜气泡静电纺丝装置的结构示意图；
其中：1、薄膜气泡发生器；2、高压静电发生器；3、风机；4、电动机；5、接收器；6、金属正电极；7、接地电极；8、贮液池。
具体实施方式
传统的纳米静电纺丝技术存在一些缺陷，产量低，同时受溶液溶度、粘性等性能影响较大，且由于针头直径较小，易堵塞针头，不能大规模的产业化生产。
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明揭示了一种旋转薄膜气泡静电纺丝装置，包括薄膜气泡发生器、高压静电发生器、风机、接收器、电动机、贮液池、金属正电极和负电极，所述薄膜气泡发生器设置于所述风机与所述接收器之间，所述风机置于所述薄膜气泡发生器后方，所述接收器设置于所述薄膜气泡发生器的正前方，所述接收器用于接收所述薄膜气泡发生器所发射出的射流，所述薄膜气泡发生器与所述高压静电发生器和电动机相连，所述电动机驱动所述薄膜气泡发生器作旋转运动，所述贮液池设置于所述薄膜气泡发生器的下方用于向所述薄膜气泡发生器提供溶液，所述金属正电极和负电极分别与薄膜气泡发生器和接收器电性连接，正电极和负电极之间形成有电压差。
优选地，所述薄膜气泡发生器由多个金属线圈围绕而成。
优选地，所述薄膜气泡发生器由多个金属线圈围绕成三角形、四边形或圆形。
优选地，所述金属线圈的数量为1～20个。
优选地，所述接收器与所述薄膜气泡发生器之间的距离可调，调节范围为0.1cm～100cm。
优选地，所述风机输出的气流流速可调，调节范围为0～100m/s。
优选地，所述高压静电发生器的输出电压可调，调节范围为1V～100KV。
优选地，所述电动机的转速可调，调节范围0～100转/S。
优选地，所述接收器为接收极板或接收滚筒。
本发明所揭示的旋转薄膜气泡静电纺丝装置，通过将所述薄膜气泡发生器与所述电动机相连，所述电动机驱动所述薄膜气泡发生器作旋转运动，同时，在所述薄膜气泡发生器的下方设置所述贮液池，从而使得所述薄膜气泡发生器在旋转过程中与所述贮液池内的溶液接触，其表面覆盖一层溶液，进而实现连续纺丝，提高生产效率。
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述。
实施例一：
如图1所示，本发明揭示了一种旋转薄膜气泡静电纺丝装置，包括薄膜气泡发生器1、高压静电发生器2、风机3、接收器5、电动机4、贮液池8、金属正电极6和接地电极7，薄膜气泡发生器1设置于风机3与接收器5之间，风机3置于薄膜气泡发生器1后方，接收器5设置于薄膜气泡发生器1的正前方，接收器5用于接收薄膜气泡发生器1所发射出的射流，薄膜气泡发生器1与高压静电发生器2和电动机4相连，电动机4驱动薄膜气泡发生器1作旋转运动，贮液池8设置于薄膜气泡发生器1的下方用于向薄膜气泡发生器1提供溶液，金属正电极6和接地电极7分别与薄膜气泡发生器1和接收器5电性连接，金属正电极6和接地电极7之间形成有电压差。其中，贮液池8内预先装有溶液。
具体地，薄膜气泡发生器1由多个金属线圈围绕而成。
进一步地，薄膜气泡发生器1由多个金属线圈围绕成四边形，如图2所示。或者，薄膜气泡发生器1由多个金属线圈围绕成三角形或圆形。
更进一步地，组成薄膜气泡发生器1的金属线圈的数量为1～20个，此处，金属线圈的数量越多，发射至接收器5的射流越频繁，即生产效率越高。
为了满足成品丝的多样性，接收器5与薄膜气泡发生器1之间的距离可调，调节范围为0.1cm～100cm。
风机3输出的气流流速可调，调节范围为0～100m/s。
高压静电发生器2的输出电压可调，调节范围为1V～100KV。
电动机4的转速可调，调节范围0～100转/S。
在本实施例中，接收器5为接收极板。
实施例二：
如图3所示，本发明揭示了一种旋转薄膜气泡静电纺丝装置，包括薄膜气泡发生器1、高压静电发生器2、风机3、接收器5、电动机4、贮液池8、金属正电极6和接地电极7，薄膜气泡发生器1设置于风机3与接收器5之间，风机3置于薄膜气泡发生器1后方，接收器5设置于薄膜气泡发生器1的正前方，接收器5用于接收薄膜气泡发生器1所发射出的射流，薄膜气泡发生器1与高压静电发生器2和电动机4相连，电动机4驱动薄膜气泡发生器1作旋转运动，贮液池8设置于薄膜气泡发生器1的下方用于向薄膜气泡发生器1提供溶液，金属正电极6和接地电极7分别与薄膜气泡发生器1和接收器5电性连接，金属正电极6和接地电极7之间形成有电压差。其中，贮液池8内预先装有溶液。
在本实施例中，接收器5为接收滚筒。其它同实施例一。
本发明所揭示的旋转薄膜气泡静电纺丝装置，通过将薄膜气泡发生器1与电动机4相连，电动机4驱动薄膜气泡发生器1作旋转运动，同时，在薄膜气泡发生器1的下方设置贮液池8，工作过程中，薄膜气泡发生器1在旋转过程中与贮液池8内的溶液接触，使得薄膜气泡发生器1表面覆盖一层溶液，当表面覆盖有一层溶液的薄膜气泡发生器1转动到风机3的风口时，薄膜气泡发生器1在风机3的作用下，其表面形成气泡，接着在高压静电发生器2的作用下，气泡表面被拉伸，发射至接收器5的表面，从而进行纺丝。本发明所揭示的旋转薄膜气泡静电纺丝装置，由于薄膜气泡发生器1由多个金属线圈围绕而成，并在电动机4的带动下作旋转动作，当其中一个金属线圈完成纺丝工作后，其后的另一个金属线圈旋转至风机3的风口接着进行纺丝工作，从而实现连续纺丝，提高生产效率。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种旋转薄膜气泡静电纺丝装置，其特征在于，包括薄膜气泡发生器、高压静电发生器、风机、接收器、电动机、贮液池、金属正电极和负电极，所述薄膜气泡发生器设置于所述风机与所述接收器之间，所述风机置于所述薄膜气泡发生器后方，所述接收器设置于所述薄膜气泡发生器的正前方，所述接收器用于接收所述薄膜气泡发生器所发射出的射流，所述薄膜气泡发生器与所述高压静电发生器和电动机相连，所述电动机驱动所述薄膜气泡发生器作旋转运动，所述贮液池设置于所述薄膜气泡发生器的下方用于向所述薄膜气泡发生器提供溶液，所述金属正电极和负电极分别与薄膜气泡发生器和接收器电性连接，正电极和负电极之间形成有电压差。
2.根据权利要求1所述的旋转薄膜气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述薄膜气泡发生器由多个金属线圈围绕而成。
3.根据权利要求2所述的旋转薄膜气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述薄膜气泡发生器由多个金属线圈围绕成三角形、四边形或圆形。
4.根据权利要求3所述的旋转薄膜气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述金属线圈的数量为1～20个。
5.根据权利要求1所述的旋转薄膜气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述接收器与所述薄膜气泡发生器之间的距离可调，调节范围为0.1cm～100cm。
6.根据权利要求1所述的旋转薄膜气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述风机输出的气流流速可调，调节范围为0～100m/s。
7.根据权利要求1所述的旋转薄膜气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述高压静电发生器的输出电压可调，调节范围为1V～100KV。
8.根据权利要求1所述的旋转薄膜气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述电动机的转速可调，调节范围0～100转/S。
9.根据权利要求1或5所述的旋转薄膜气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述接收器为接收极板或接收滚筒。
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