CN104213207A - 一种可移动式风枪加热熔体静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于静电纺丝装置技术领域，涉及一种可移动式风枪加热熔体静电纺丝装置，热风枪的一侧连接制有风枪手柄，热风枪的上端设有温度调节器，下端设有出风口，出风口下端与绝缘筒固定连接；绝缘筒的上端设置有散热孔；运料筒伸入绝缘筒的内腔中，运料筒的底部与金属网接触，原料通过运料筒均匀分布在金属网上；环形托盘水平放置在绝缘筒的底端；金属网水平放置在锥形喷丝头上部分的圆筒中；锥形喷丝头固定安装在环形托盘内，并与环形托盘接触；收集极放置在锥形喷丝头的正下方；高压电源的正极与锥形喷丝头电连接，负极与收集极相连；其结构简单，便于组装，易于操作，成本低，可对熔点较低的聚合物实现移动静电纺丝制备其微纳米纤维。

Description

一种可移动式风枪加热熔体静电纺丝装置

技术领域：

本发明属于静电纺丝装置技术领域，涉及一种可移动式风枪加热熔体静电纺丝装置，适用于熔点较低的聚合物静电纺丝。

背景技术：

静电纺丝技术包括溶液静电纺丝和熔体静电纺丝两部分，其原理可简述为在高压静电场的作用下，带电高分子溶液或熔体克服表面张力形成带电射流，射流在高压电场中发生拉伸或劈裂细化，再经溶液挥发或熔体固化形成微纳米纤维。目前，在纺丝装置方面溶液静电纺丝已经得到广泛的研究和应用，与溶液静电纺丝相比，熔体静电纺丝因不使用溶剂，不存在溶剂挥发、浪费的问题，几乎100％的原料都转化成产品，基本可实现了零损失，其纺丝效率可大幅度提高。因此熔体静电纺丝被认为是一种更经济、环保的静电纺丝方法，但熔体静电纺丝制备的纤维相对较粗，可用于纺丝的材料种类较少，且存在高温与高压之间的击穿问题，所以熔体纺丝更易引起故障，装置更复杂。

目前，关于熔体静电纺丝装置的研究不是很多，中国专利201320582480.8公开了一种用于高粘度聚合物多射流的熔体静电纺丝装置，实现了同粘度的高粘度聚合物的熔体电纺，并且可实现高粘度聚合物纤维的批量化生产；中国专利201310167583.2公开了一种新型离心熔体静电纺丝装置，提出了一种利用高压电场力和高速离心力的共同作用，实现高分子熔体纳米级超细纤维的制备装置；中国专利200920105827.3公开了一种可连续生产的高效熔体静电纺丝装置，提出一种均匀分布有多个喷丝孔的高效喷丝头，实现熔体静电纺丝技术的连续生产，纺丝效率显著提高；中国专利201320588422.6公开了一种金属网带式熔体静电纺丝装置，实现了热塑性聚合物的超细纤维连续批量化生产。但是上述熔体静电纺丝装置结构比较复杂，且其喷丝头位置一般不会移动，只能在特定位置进行熔体纺丝。中国专利20130025425.3公开了一种便携式熔体静电纺丝教学演示装置，提出一种基于静电感应起电机的小型熔体纺丝装置，该装置总体上比较轻便，但是喷丝头可移动性欠佳。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种可移动式风枪加热熔体静电纺丝装置，使用绝缘筒和环形托盘将喷丝头与热风枪连接在一起，使加热装置和纺丝装置一体化，从而控制喷丝头的移动，实现聚合物熔体的可移动静电纺丝。

为了实现上述目的，本发明的主体结构包括温度调节器、风枪手柄、出风口、散热孔、运料筒、绝缘筒、环形托盘、金属网、锥形喷丝头、收集装置、高压电源和热风枪；热风枪的一侧连接制有风枪手柄，热风枪的上端设有温度调节器，通过转动温度调节器调节纺丝温度；热风枪的下端设有出风口，出风口下端与绝缘筒固定连接；绝缘筒的上端设置有均匀分布的散热孔；运料筒伸入绝缘筒的内腔中，运料筒的底部与金属网接触，原料通过运料筒均匀分布在金属网上；环形托盘内嵌式水平放置在绝缘筒的底端；金属网水平放置在锥形喷丝头上部分的圆筒中；直径为0.8～1.5毫米的锥形喷丝头固定安装在环形托盘内，并与环形托盘接触；收集极放置在锥形喷丝头的正下方；高压电源的正极与锥形喷丝头电连接，负极与收集极相连。

本发明实现熔体静电纺丝时，以聚乳酸、聚己内酯、聚丙烯为原料，转动温度调节器至合适档位后打开热风枪开关开始加热，材料均匀受热熔化，待锥形纺丝喷头的喷丝孔处有熔体出现时，将温度档位调至最小使其产生的热量与散热孔散出的热量达到相对平衡从而实现保温过程，打开高压电源开关使喷丝头和收集极之间产生高压静电场，带有大量电荷的原料熔体开始拉伸、固化形成纤维沉积在收集极上，移动热风枪就可实现材料的熔体移动纺丝。

本发明与现有技术相比，以热风枪作为加热装置，使用绝缘筒、环形托盘将加热装置与纺丝装置相连，实现移动纺丝；环形托盘不仅将高压电源和喷丝头固定在一起，还隔绝收集极与喷丝头之间的热空气，改善热空气击穿问题；其结构简单，便于组装，易于操作，成本低，可对熔点较低的聚合物实现移动静电纺丝制备其微纳米纤维。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为本发明所述锥形喷丝头的结构原理示意图。

图3为本发明制备的微纳米纤维光学显微镜照片，其中(a)为聚乳酸纤维，(b)为聚己内酯纤维，(c)为聚丙烯纤维。

具体实施方式：

下面通过实施实例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的可移动式风枪加热熔体静电装置的主体结构包括温度调节器1、风枪手柄2、出风口3、散热孔4、运料筒5、绝缘筒6、环形托盘7、金属网8、锥形喷丝头9、收集装置10、高压电源11和风枪12；热风枪12的一侧连接制有风枪手柄2，热风枪12的上端设有温度调节器1，通过转动温度调节器1调节纺丝温度；热风枪12的下端设有出风口3，出风口3下端与绝缘筒6固定连接；绝缘筒6的上端设置有均匀分布的散热孔4；运料筒5伸入绝缘筒6的内腔中，运料筒5的底部与金属网8接触，原料通过运料筒5均匀分布在金属网8上；环形托盘7内嵌式水平放置在绝缘筒6的底端；金属网8水平放置在锥形喷丝头9上部分的圆筒中；直径为0.8～1.5毫米的锥形喷丝头9固定安装在环形托盘7内，并与环形托盘7接触；收集极10放置在锥形喷丝头9的正下方；高压电源11的正极与锥形喷丝头9电连接，负极与收集极10相连。

实施例2：

本实施例采用实施例1所述可移动式风枪加热熔体静电装置，以聚乳酸为熔体料体制备微纳米纤维，先将0.5克聚乳酸通过送料筒5放入锥形喷丝头9中的金属网8上，转动温度调节器1调节温度，打开热风枪12的开关加热至端口出现熔体液滴，锥形喷丝头9的喷丝孔直径为1.5毫米，转动温度调节器1调节温度使锥形喷丝头9产生热量与绝缘筒6散发热量达到相对稳定，保证绝缘筒6的下端(不含散热孔4的一端)温度为190～200℃，实现保温过程；然后打开高压电源11的开关，调节电压至30.5千伏，在锥形喷丝头9与收集极10之间距离为11.5厘米的平面上水平移动热风枪12，聚乳酸熔体在高压电场作用下开始拉伸，固化形成纤维沉积在收集极10上，纺丝结束后，关闭高压电源11，制备得到直径为2～5微米的聚乳酸纤维，其光学显微镜照片如图3(a)所示。

实施例3：

本实施例以聚己内酯为熔体料体制备微纳米纤维，绝缘筒6的下端(不含散热孔4的一端)温度为70～80℃，其他条件与实施例2相同，制备得到直径为0.9～3微米的聚己内酯纤维，其光学显微镜照片如图3(b)所示。

实施例4：

本实施例以聚丙烯为熔体料体制备微纳米纤维，绝缘筒6的下端(不含散热孔4的一端)温度为180～200℃，其他条件与实施例2相同，制备得到直径为0.5～1.5微米的聚己内酯纤维，其光学显微镜照片如图3(c)所示。

Claims (2)

1.一种可移动式风枪加热熔体静电纺丝装置，其特征在于主体结构包括温度调节器、风枪手柄、出风口、散热孔、运料筒、绝缘筒、环形托盘、金属网、锥形喷丝头、收集装置、高压电源和热风枪；热风枪的一侧连接制有风枪手柄，热风枪的上端设有温度调节器，通过转动温度调节器调节纺丝温度；热风枪的下端设有出风口，出风口下端与绝缘筒固定连接；绝缘筒的上端设置有均匀分布的散热孔；运料筒伸入绝缘筒的内腔中，运料筒的底部与金属网接触，原料通过运料筒均匀分布在金属网上；环形托盘内嵌式水平放置在绝缘筒的底端；金属网水平放置在锥形喷丝头上部分的圆筒中；直径为0.8～1.5毫米的锥形喷丝头固定安装在环形托盘内，并与环形托盘接触；收集极放置在锥形喷丝头的正下方；高压电源的正极与锥形喷丝头电连接，负极与收集极相连。

2.根据权利要求1所述可移动式风枪加热熔体静电纺丝装置，其特征在于使用时，以聚乳酸、聚己内酯、聚丙烯为原料，转动温度调节器至合适档位后打开热风枪开关开始加热，材料均匀受热熔化，待锥形纺丝喷头的喷丝孔处有熔体出现时，将温度档位调至最小使其产生的热量与散热孔散出的热量达到相对平衡从而实现保温过程，打开高压电源开关使喷丝头和收集极之间产生高压静电场，带有大量电荷的原料熔体开始拉伸、固化形成纤维沉积在收集极上，实现熔体移动纺丝。