CN104060335A - 气泡静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种气泡静电纺丝装置，包括容纳纺丝液的收容槽、部分浸入所述纺丝液内的滚筒、以及收集装置，所述滚筒由绝缘材质制成，所述滚筒具有一空腔，该空腔连通于气泵，所述滚筒的外表面开设有连通于所述空腔的多个气孔，所述每个气孔的上方设有一辅助电极，该辅助电极为金属圆环，该金属圆环固定于所述滚筒的外表面并与高压静电发生器连接。本发明在设置辅助电极之后，工作电场的均匀性显著提高，各喷丝头的电场强度大小和变化趋势基本一致，从而提高了纺丝效率，改善了纺丝质量。

Description

气泡静电纺丝装置

技术领域

本申请属于纺织领域，具体涉及一种气泡静电纺丝装置。

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，由静电纺丝技术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。随着静电纺丝技术研究的不断深入，目前己经有几十种聚合物成功通过静电纺丝技术制备超细纤维，制备的超细纤维直径一般在几十纳米至一微米之间，纺丝条件适当时纤维直径可达1纳米。静电纺丝法制备超细纤维的基本原理可以简单概括为，聚合物溶液或熔体在高压静电场中电场力的作用下，从毛细管或者气泡的末端形成射流飞向接收装置，射流在到达接收装置的过程中产生高度拉伸，纤维变细，同时溶液中的溶剂蒸发或是熔体固化，最后纤维沉积在接收装置上。

对于多喷头的静电纺丝装置，在多个喷丝头同时纺丝的过程中，电场强度小于单个喷丝头单独工作时的大小，同时各并列排布的喷丝头的电场强度大小也不相同，喷丝头之间还存在互扰现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气泡静电纺丝装置，以克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开了一种气泡静电纺丝装置，包括容纳纺丝液的收容槽、部分浸入所述纺丝液内的滚筒、以及收集装置，所述滚筒由绝缘材质制成，所述滚筒具有一空腔，该空腔连通于气泵，所述滚筒的外表面开设有连通于所述空腔的多个气孔，所述每个气孔的上方设有一辅助电极，该辅助电极为金属圆环，该金属圆环固定于所述滚筒的外表面并与高压静电发生器连接。

优选的，在上述的气泡静电纺丝装置中，所述每个气孔的上方还连通有喷丝头，所述喷丝头垂直于所述滚筒的外表面。

优选的，在上述的气泡静电纺丝装置中，所述喷丝头的管口位于所述金属圆环的中心处。

优选的，在上述的气泡静电纺丝装置中，所述收容槽的底端开设有纺丝液出口，所述收容槽的侧壁上开设有纺丝液入口。

优选的，在上述的气泡静电纺丝装置中，所述气泡静电纺丝装置还包括一反应室，该反应室沿水平方向的一端设有干燥空气入口，另一端设有纳米纤维出口，所述收容槽和滚筒位于所述反应室内，所述滚筒的上方设有对电极。

优选的，在上述的气泡静电纺丝装置中，所述收集装置位于所述纳米纤维出口一侧，所述收集装置为滚筒式收集装置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过金属圆环式的辅助电极对喷丝头进行有效隔离，达到平衡工作电场的效果，从而提高纺丝效率，改善纺丝质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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所示为本发明具体实施例中气泡静电纺丝装置的原理示意图；

图2所示为本发明具体实施例中滚筒的侧视图；

图3所示为本发明具体实施例中滚筒的俯视图。

具体实施方式

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。

参图1至图3所示，气泡静电纺丝装置包括反应室1、容纳纺丝液的收容槽2、部分浸入纺丝液内的滚筒3、以及收集装置4。

反应室1，其沿水平方向的一端设有干燥空气入口11，另一端设有纳米纤维出口12。

收容槽2设于反应室1内，其底端开设有纺丝液出口21，其侧壁开设有纺丝液入口22。

滚筒3可沿其中轴线转动，其中部开设有一空腔，该空腔连通于外部的气泵，气泵用于连续向空腔内提供气体。

滚筒3的表面上开设有多个气孔31，多个气孔31呈阵列分布，每个气孔31的上方分别延伸有一喷丝头32，喷丝头32通过气孔31连通于空腔，且喷丝头32优选垂直于滚筒3的外表面。

以喷丝头32的管口为圆心还设有金属圆环33，金属圆环33固定于滚筒3的外表面上，金属圆环33作为辅助电极电性连接于高压静电发生器。

滚筒3的正上方还设有对电极5，对电极5与金属圆环33之间形成沿竖直方向的电场。

收集装置4优选为一滚筒式收集装置，其设于反应室1的纳米纤维出口12的一侧。

上述的气泡静电纺丝装置的工作原理：滚筒的底端与纺丝液进行接触并进行连续的转动，气泵连通于滚筒的空腔并向空腔内输送气体，滚筒转动过程中，纺丝液形成于喷丝头的管口，在空腔内气体的作用下，在喷丝头管口处形成气泡，当气泡进入对电极与金属圆环形成的电场内，气泡受力而喷射纳米纤维，纳米纤维在水平方向干燥气体的作用下，流向收集装置并被收集装置收集。

由此可知，本发明的气泡静电纺丝装置，滚筒可以实现连续的纺丝，大大提高了纺丝的效率，另外，本发明在设置辅助电极之后，工作电场的均匀性显著提高，各喷丝头的电场强度大小和变化趋势基本一致，从而提高了纺丝效率，改善了纺丝质量。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种气泡静电纺丝装置，其特征在于，包括容纳纺丝液的收容槽、部分浸入所述纺丝液内的滚筒、以及收集装置，所述滚筒由绝缘材质制成，所述滚筒具有一空腔，该空腔连通于气泵，所述滚筒的外表面开设有连通于所述空腔的多个气孔，所述每个气孔的上方设有一辅助电极，该辅助电极为金属圆环，该金属圆环固定于所述滚筒的外表面并与高压静电发生器连接。

2.根据权利要求1所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述每个气孔的上方还连通有喷丝头，所述喷丝头垂直于所述滚筒的外表面。

3.根据权利要求2所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述喷丝头的管口位于所述金属圆环的中心处。

4.根据权利要求1所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述收容槽的底端开设有纺丝液出口，所述收容槽的侧壁上开设有纺丝液入口。

5.根据权利要求1所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述气泡静电纺丝装置还包括一反应室，该反应室沿水平方向的一端设有干燥空气入口，另一端设有纳米纤维出口，所述收容槽和滚筒位于所述反应室内，所述滚筒的上方设有对电极。

6.根据权利要求5所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述收集装置位于所述纳米纤维出口一侧，所述收集装置为滚筒式收集装置。