CN104762673A - 一种制备平行纤维的气泡静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

一种制备平行纤维的气泡静电纺丝装置，其包括料桶、第一吹气导管、电极、气泵、高压供电装置、硬纸辊筒、包裹硬纸辊筒的若干铜丝导线、与铜丝导线连接的接地电极、设于料桶外围的圆环柱状气筒以及一端延伸入圆环柱状气筒内的第二吹气导管，铜丝导线包裹硬纸辊筒构成圆栅状辊筒，第二吹气导管的另一端与气泵连接。本发明采用铜线包裹纸筒构成的圆栅状导线辊筒作为接收装置，每两根铜丝构成平行电极，诱导纤维平行排列，并在气泡外侧添加圆环柱状气筒，在射流底部形成环绕一圈的底吹风，可以对射流喷射方向进行收敛，缩小射流角度，辊筒在转动过程中，可以带动纤维卷绕在辊筒上，并对纤维产生牵伸作用，底部环吹风对纤维进行进一步牵伸。

Description

一种制备平行纤维的气泡静电纺丝装置

技术领域

本发明涉及一种气泡静电纺丝装置，尤其涉及一种制备平行纤维的气泡静电纺丝装置。

背景技术

气泡静电纺是近几年刚被发现的一种静电纺丝方法，该方法是在聚合物溶液中通入气体，液面生成单个或多个有规律且较均匀的气泡状凸起，气泡在自由液面相当于无数个泰勒锥，气泡在静电场中相当于传统静电纺丝方法中的泰勒锥。在静电场作用下，溶液中的电荷被极化分布在溶液表面特别是气泡表面，当电场力等于或大于溶液表面张力时，将有射流从气泡顶端射出。气泡静电纺在一定程度上可以实现纳米纤维的批量生产，但是气泡静电纺存在射流不稳的问题，导致纺丝条件不容易控制。

由于静电纺丝的高速分化拉伸和固化成纤特点导致静电纺纳米纤维以无序状排列随机沉积在接收装置(如金属网、铝箔等)上，该无序排列的结构极大限制了静电纺纳米纤维在生物医学、增强材料、导电材料、碳纳米管等领域的应用。在现实研究纺丝的过程中，希望在气泡纺丝过程中射流稳定，能够纺制出高质量的纳米纤维，进一步推进静电纺丝的快速发展。

针对上述技术问题，本发明提供了一种能制备平行纤维的气泡静电纺丝装置，以克服上述缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种制备平行纤维的气泡静电纺丝装置，用以解决气泡纺丝过程中射流不稳，收集杂乱的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种制备平行纤维的气泡静电纺丝装置，其包括料桶、一端延伸入料桶内的第一吹气导管、延伸入料桶的电极、与第一吹气导管的另一端连接的气泵、与电极连接的高压供电装置及与料桶出口处位置相对的用以接收射流的硬纸辊筒，所述气泡静电纺丝装置还包括包裹硬纸辊筒的若干铜丝导线、与铜丝导线连接的接地电极、设于料桶外围的无盖圆环柱状气筒以及一端延伸入无盖圆环柱状气筒内的第二吹气导管，所述铜丝导线包裹硬纸辊筒构成圆栅状辊筒，所述第二吹气导管的另一端与气泵连接。

优选的，在上述制备平行纤维的气泡静电纺丝装置中，若干所述铜丝导线平行排列。

优选的，在上述制备平行纤维的气泡静电纺丝装置中，若干所述铜丝导线等距离排列。

优选的，在上述制备平行纤维的气泡静电纺丝装置中，若干所述铜丝导线围成一个框，若干所述铜丝导线的一端缠结，另一端做成空管。

优选的，在上述制备平行纤维的气泡静电纺丝装置中，所述无盖圆环柱状气筒设有倾斜设置的出风口，所述出风口朝向射流底部。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果包括：

一种制备平行纤维的气泡静电纺丝装置，其包括料桶、一端延伸入料桶内的第一吹气导管、延伸入料桶的电极、与第一吹气导管的另一端连接的气泵、与电极连接的高压供电装置及与料桶出口处位置相对的用以接收射流的硬纸辊筒，所述气泡静电纺丝装置还包括包裹硬纸辊筒的若干铜丝导线、与铜丝导线连接的接地电极、设于料桶外围的无盖圆环柱状气筒以及一端延伸入无盖圆环柱状气筒内的第二吹气导管，所述铜丝导线包裹硬纸辊筒构成圆栅状辊筒，所述第二吹气导管的另一端与气泵连接。该技术方案接收装置采用铜线包裹纸筒构成的圆栅状辊筒，纤维可以随着转轮的转动绕在辊筒上，气泡上方外侧增加一个无盖圆环柱状气筒，在气泡破裂射流过程中，形成射流底部环吹风，射流在机械外力作用下，射流收敛，同时底部的环吹风对射流进行牵伸，增强纤维机械性能。

若干所述铜丝导线平行排列，该技术方案接收装置每两个平行铜丝导线可以看作平行电极诱导纤维排列。

若干所述铜丝导线等距离排列，该技术方案通过等距离排列，可以保证圆栅状辊筒接收纤维的均匀性。

若干所述铜丝导线围成一个框，若干所述铜丝导线的一端缠结，另一端做成空管。该技术方案中铜丝导线围成的导线框可以直接套在硬纸辊筒上，方便操作。

所述无盖圆环柱状气筒设有倾斜设置的出风口，所述出风口朝向射流底部。该技术方案中，通过在射流底部形成环绕一圈的底吹风，可以对射流喷射方向进行收敛，缩小射流角度。

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是本发明制备平行纤维的气泡静电纺丝装置的示意图；

图2是本发明制备平行纤维的气泡静电纺丝装置中圆栅状辊筒的示意图。

其中：1、料桶；2、圆环柱状气筒；21、出风口；3、电极；41、第一吹气导管；42、第二吹气导管；5、高压供电装置；6、气泵；7、硬纸辊筒；8、铜丝导线；9、接地电极。

具体实施方式

本发明公开了一种制备平行纤维的气泡静电纺丝装置，用以解决气泡纺丝过程中射流不稳，收集杂乱的技术问题，具体的，该气泡静电纺丝装置通过使用圆栅状辊筒做接收装置，并通过在溶液外侧加无盖圆环状气筒，形成射流底部环吹风，矫正射流方向，在机械卷绕作用下使纤维有序卷绕，同时在铜丝导线电极的诱导作用下，使纤维平行排列，配合射流底部环吹风，对射流进行双重牵伸增加纤维机械性能。

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，本发明公开的其包括料桶1、一端延伸入料桶1内的第一吹气导管41、延伸入料桶1内的电极3、与第一吹气导管41的另一端连接的气泵6、与电极3连接的高压供电装置5及与料桶1出口处位置相对的用以接收射流的硬纸辊筒7。高压供电装置5的正极连接金属电极3，高压供电装置5的负极连接铜丝导线8。

如图1所示，所述气泡静电纺丝装置还包括包裹硬纸辊筒7的若干铜丝导线8、与铜丝导线8连接的接地电极9、设于料桶1外围的无盖圆环柱状气筒2以及一端延伸入无盖圆环柱状气筒2内的第二吹气导管42，所述铜丝导线8包裹硬纸辊筒7构成圆栅状辊筒，所述第二吹气导管42的另一端与气泵6连接。本发明采用铜线包裹纸筒构成的圆栅状辊筒作为接收装置，并在气泡外侧添加无盖圆环柱状气筒2，在射流底部形成环绕一圈的底吹风，可以对射流喷射方向进行收敛，缩小射流角度，辊筒在转动过程中，可以带动纤维卷绕在辊筒上，同时对纤维产生牵伸作用，底部环吹风在收敛射流角度的同时，对纤维进行进一步牵伸，与辊筒结合构成双重牵伸，对增强纤维机械性能具有极好的效果。

如图2所示，若干所述铜丝导线8平行且等距离排列，每两根铜丝构成平行电极，诱导纤维平行排列，实践中，通过实验验证选择最佳铜丝导线8之间的间隔距离。

气泡外侧的圆环气管2管径不宜过大，以免影响实验效果。接收装置硬纸辊筒7与气泡之间距离可以调节。

如图2所示，若干铜丝导线8围成一个框，若干铜丝导线8的一端缠结，另一端做成空管。如此设置，铜丝导线8围成的导线框可以直接套在硬纸辊筒上，方便操作，

如图1所示，无盖圆环柱状气筒2设有倾斜设置的出风口21，所述出风口21朝向射流底部。如此在射流底部形成环绕一圈的底吹风，可以对射流喷射方向进行收敛，缩小射流角度。

本发明公开的制备平行纤维的气泡静电纺丝装置的工作原理是：聚合物在料桶1内，气泵6连续泵出气体，通过第一吹气导管41伸入溶液中在溶液中吹气，在料桶1出口处吹出气泡；高压供电装置5正极连接的金属电极3伸入到料桶1内的溶液中，负极连接铜丝导线8；圆栅状辊筒上的铜线连接接地电极9接地，打开高压供电装置5的开关，在电源正极3和圆栅状辊筒之间形成了一个电场，使气泡破裂产生的一个个小液滴在高压的作用下形成丝束射流，射流经过摆动、蒸发、细化过程，在底部环吹风作用和铜丝导线8诱导作用，相对稳定地摆动，并有序收集在圆栅状辊筒上，形成平行纳米纤维。

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 (5)

1.一种制备平行纤维的气泡静电纺丝装置，其包括料桶(1)、一端延伸入料桶(1)内的第一吹气导管(41)、延伸入料桶(1)内的电极(3)、与第一吹气导管(41)的另一端连接的气泵(6)、与电极(3)连接的高压供电装置(5)及与料桶(1)出口处位置相对的用以接收射流的硬纸辊筒(7)，其特征在于：所述气泡静电纺丝装置还包括包裹硬纸辊筒(7)的若干铜丝导线(8)、与铜丝导线(8)连接的接地电极(9)、设于料桶(1)外围的无盖圆环柱状气筒(2)以及一端延伸入无盖圆环柱状气筒(2)内的第二吹气导管(42)，所述铜丝导线(8)包裹硬纸辊筒(7)构成圆栅状辊筒，所述第二吹气导管(42)的另一端与气泵(6)连接。

2.根据权利要求1所述的制备平行纤维的气泡静电纺丝装置，其特征在于：若干所述铜丝导线(8)平行排列。

3.根据权利要求2所述的制备平行纤维的气泡静电纺丝装置，其特征在于：若干所述铜丝导线(8)等距离排列。

4.根据权利要求1所述的制备平行纤维的气泡静电纺丝装置，其特征在于：若干所述铜丝导线(8)围成一个框，若干所述铜丝导线(8)的一端缠结，另一端做成空管。

5.根据权利要求1所述的制备平行纤维的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述无盖圆环柱状气筒(2)设有倾斜设置的出风口(21)，所述出风口(21)朝向射流底部。