CN103556238B - 可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

一种可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置，其包括料桶、活塞、喷丝头、高压供电装置、接收板以及接地电源线，所述静电纺丝装置还包括给料桶加热的加热装置以及探测料桶中纺丝溶液温度的温度探测装置、温度调节装置、气流泵、冷热气流转换器。所述加热装置包括多个小的加热单元，每一加热单元的工作状态通过一电路控制装置控制。本发明通过用冷热气流转换器将冷气流转换成热气流，然后再通过加热装置对热气流进行加热，利用加热的热气流对料桶整体均匀加热，并设置温度调节装置，有利于方便快捷的调节料桶中纺丝溶液的温度，通过控制纺丝溶液的温度来调节纺丝液的粘度。

Description

可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置

技术领域

本发明涉及静电纺丝装置，尤其涉及一种可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝技术是目前制备纳米纤维最重要的基本方法。这一技术的核心是使带电荷流体在静电场中流动与变形，最终得到纤维状物质，从而为高分子成为纳米功能材料提供了一种新的加工方法。静电纺丝技术具有操作简便、适用范围广、生产效率相对较高的优点，纺制出的纳米纤维具有纤维细，比表面积大，孔隙率高等特点，因此静电纺丝技术得到广泛的应用。

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。纺丝过程中的聚合物溶液的粘度是影响纳米纤维直径大小及纤维形态等的一个重要因素，但是在纺丝过程中的粘度比较难以控制。

因此，如何调节纺丝溶液的粘度来获得高质量的纳米纤维成了关键点。针对上述技术问题，有必要提供一种具有改良结构的静电纺丝装置，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置，用以解决纺丝过程中聚合物溶液的粘度难以控制的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置，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安装在料桶上并给料桶加热的加热装置以及探测料桶中纺丝溶液温度的温度探测装置，所述加热装置包括多个小的加热单元，每一加热单元的工作状态通过一电路控制装置控制，所述静电纺丝装置还包括气流泵、与气流泵连接的冷热气流转换器以及与冷热气流转换器连接的输流管与回流管，所述输流管与回流管设于料桶与加热装置之间。

优选的，在上述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置中，所述加热装置为电阻式加热装置。

优选的，在上述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置中，所述加热装置为金属线圈加热装置或石英加热装置。

优选的，在上述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置中，所述静电纺丝装置还包括保持料桶中纺丝溶液温度的恒温控制器。

优选的，在上述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置中，所述温度探测装置与冷热气流转换器连接。

优选的，在上述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置中，所述静电纺丝装置还包括调节料桶中纺丝溶液温度的温度调节装置。

优选的，在上述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置中，所述温度调节装置与电路控制装置连接。

优选的，在上述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置中，所述气流泵上设有气流调节装置。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例的可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置结构简单、操作方便、控制简单、工艺流程短。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）通过设置给料桶加热的加热装置，并设有温度探测装置和恒温控制器，可以简单快捷的调节纺丝溶液的温度，进而调节纺丝溶液的粘度。

（2）通过用冷热气流转换器将冷气流转换成热气流，然后再通过加热装置对热气流进行加热，利用加热的热气流对料桶整体均匀加热，通过温度探测装置探测的温度来指示温度调节装置控制电路控制装置启动的加热单元的数量，有利于方便快捷的调节料桶中纺丝溶液的温度，通过控制纺丝溶液的温度来调节纺丝液的粘度。

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是本发明可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置的示意图。

其中：1、料桶；2、活塞；3、喷丝头；4、高压供电装置；5、接收板；6、接地电源线；7、气流泵；8、加热装置；9、温度探测装置；10、冷热气流转换器；11、输流管；12、回流管。

具体实施方式

本发明公开了一种可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置，用以解决纺丝过程中聚合物溶液的粘度难以控制的技术问题。

该可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置，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安装在料桶上并给料桶加热的加热装置以及探测料桶中纺丝溶液温度的温度探测装置，所述加热装置包括多个小的加热单元，每一加热单元的工作状态通过一电路控制装置控制，所述静电纺丝装置还包括气流泵、与气流泵连接的冷热气流转换器以及与冷热气流转换器连接的输流管与回流管，所述输流管与回流管设于料桶与加热装置之间。

进一步的，所述加热装置为电阻式加热装置。

进一步的，所述加热装置为金属线圈加热装置或石英加热装置。

进一步的，所述静电纺丝装置还包括保持料桶中纺丝溶液温度的恒温控制器。

进一步的，所述温度探测装置与冷热气流转换器连接。

进一步的，所述静电纺丝装置还包括调节料桶中纺丝溶液温度的温度调节装置。

进一步的，所述温度调节装置与电路控制装置连接。

进一步的，所述气流泵上设有气流调节装置。

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，本发明公开的可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置，其包括料桶1、设于料桶1内且能在料桶1内运动的活塞2、设于料桶1一端且与料桶1连通的喷丝头3、连接在喷丝头3上的高压供电装置4、对应喷丝头3位置设置的接收板5以及给接收板5接地的接地电源线6。所述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置还包括安装在料桶1上且给料桶1加热的加热装置8、探测料桶1中纺丝溶液温度的温度探测装置9以及保持料桶1中纺丝溶液温度的恒温控制器。所述加热装置8包括多个小的加热单元，每一加热单元的工作状态通过一电路控制装置控制。电路控制装置的主要部件是PLC可编程控制器或PID控制器。通过设置给料桶加热的加热装置8，并设有温度探测装置9和恒温控制器，可以简单快捷的探测与保持纺丝溶液的温度，进而调节纺丝溶液的粘度。

加热装置8可以为电阻式加热装置。加热装置8也可以为金属线圈加热装置或石英加热装置。

继续如图1所示，所述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置还包括气流泵7、与气流泵7连接的冷热气流转换器10以及与冷热气流转换器10连接的输流管11与回流管12。气流泵7上设有气流调节装置。输流管11与回流管12设于料桶1与加热装置8之间。温度探测装置9与料桶1连接。通过用冷热气流转换器10将冷气流转换成热气流，然后再通过加热装置8对热气流进行加热，利用加热的热气流对料桶1整体均匀加热，有利于方便快捷的调节料桶1中纺丝溶液的温度，通过控制纺丝溶液的温度来调节纺丝液的粘度。溶液的粘度受温度影响很大，高温时溶液粘度会降低，粘度低容易纺丝，可得高质量的纳米纤维。

为了方便调节温度，本发明可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置还包括调节料桶1中纺丝溶液温度的温度调节装置。所述温度调节装置与电路控制装置连接。通过温度探测装置探测的温度来指示温度调节装置控制电路控制装置启动的加热单元的数量，有利于方便快捷的调节料桶中纺丝溶液的温度，通过控制纺丝溶液的温度来调节纺丝液的粘度。

本发明可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置的工作原理为：气流从气流泵7中进入到冷热气流转换器10内，由冷气流转换成热气流，加热装置8对冷热气流转换器10转换的热气流进行加热，利用被加热的热气流对整个料桶1恒温加热，通过温度探测装置9探测的温度来指示温度调节装置控制电路控制装置启动的加热单元的数量，然后靠恒温控制装置控制温度，一段时间后聚合物溶液可以达到要求的温度。聚合物在料桶1内，通过灌注泵推动活塞2进入喷丝头3纺丝，高压供电装置4连接在喷丝头3上，接收板5通过接地电源线6接地，打开高压供电装置4的开关，在喷丝头3和接收板5之间形成了一个电场，使喷丝头3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5上收集到纳米级的纤维。在加热装置8的作用中，聚合物溶液的温度会升高，聚合物溶液的粘度会降低，容易纺制纳米纤维，所纺制的纳米纤维直径小，质量高，聚合物溶液的温度的大小可以很好地调节，进而调节溶液的粘度，所以可以纺制直径更小，质量更高的纳米纤维。

本发明实施例的可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置结构简单、操作方便、控制简单、工艺流程短。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）通过设置给料桶加热的加热装置，并设有温度探测装置和恒温控制器，可以简单快捷的调节纺丝溶液的温度，进而调节纺丝溶液的粘度。

（2）通过用冷热气流转换器将冷气流转换成热气流，然后再通过加热装置对热气流进行加热，利用加热的热气流对料桶整体均匀加热，通过温度探测装置探测的温度来指示温度调节装置控制电路控制装置启动的加热单元的数量，有利于方便快捷的调节料桶中纺丝溶液的温度，通过控制纺丝溶液的温度来调节纺丝液的粘度。

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 (7)

1.一种可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置，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安装在料桶上并给料桶加热的用以调节纺丝溶液温度的加热装置、探测料桶中纺丝溶液温度的温度探测装置以及调节料桶中纺丝溶液温度的温度调节装置，所述加热装置包括多个小的加热单元，每一加热单元的工作状态通过一电路控制装置控制，通过温度探测装置探测的温度来指示温度调节装置控制电路控制装置启动的加热单元的数量，所述静电纺丝装置还包括气流泵、与气流泵连接的冷热气流转换器以及与冷热气流转换器连接的输流管与回流管，所述输流管与回流管设于料桶与加热装置之间，所述静电纺丝装置通过加热装置、气流泵、冷热气流转换器及冷热气流管道共同组成一个给料桶加热的结构，通过加热装置对热气流进行加热，利用加热的热气流对料桶整体均匀加热。

2.根据权利要求1所述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置，其特征在于：所述加热装置为电阻式加热装置。

3.根据权利要求1所述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置，其特征在于：所述加热装置为金属线圈加热装置或石英加热装置。

4.根据权利要求1所述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置，其特征在于：所述静电纺丝装置还包括保持料桶中纺丝溶液温度的恒温控制器。

5.根据权利要求1所述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置，其特征在于：所述温度探测装置与冷热气流转换器连接。

6.根据权利要求5所述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置，其特征在于：所述温度调节装置与电路控制装置连接。

7.根据权利要求1所述可调聚合物溶液粘度的静电纺丝装置，其特征在于：所述气流泵上设有气流调节装置。