CN104831370B - 螺旋气流辅助静电纺丝装置 - Google Patents
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Abstract
螺旋气流辅助静电纺丝装置，涉及多射流静电纺丝装置。设有高压电源、多射流喷头、供液装置、喷嘴、抽气泵、电机、金属网孔收集器、带气道接口圆形底板；所述供液装置通过软管与多射流喷头连接；多射流喷头上端设有进液接口，多射流喷头内部设有溶液槽；多射流喷头设在金属网孔收集器上方，多射流喷头与金属网孔收集器中心轴重合，金属网孔收集器通过转动轴与电机连接，电机驱动金属网孔收集器旋转；带气道接口圆形底板设在金属网孔收集器下端，抽气泵通过抽气通道与带气道接口圆形底板连接；高压电源正极通过导线与多射流喷头连接，高压电源负极接地；金属网孔收集器接地。纺丝的生产效率和纤维品质高。
Description
技术领域
本发明涉及多射流静电纺丝装置，尤其是涉及带辅助螺旋气流的一种多射流静电纺丝装置。
技术背景
静电纺丝法是一种高效制备纳米纤维的方法，可以实现纤维直径在几十纳米至几微米的纳米纤维的制备。静电纺丝制造装置简单，成本低廉，能耗低，目前已成为纳米纤维制备的主流技术。纳米纤维直径小、比表面积大、材料来源广泛，并己经在过滤、传感器、生物医学等领域获得了应用研究，并显出了巨大的市场潜力。目前，传统的静电纺丝采用的是单个纺丝喷头进行静电纺丝，所产生的的射流只有一根，生产率过低，仅为0.01～0.1g/h，极大的影响到其产业化和规模化(Nandana Bhardwaj，Subhas C.Electrospinning:Afascinating fiber fabrication technique[J].Biotechnology Advances，2010，28:325-347)，近年来，研究人员针对这一问题，提出了多喷头的静电纺丝装置(Varabhas J S，Chase G G，Reneker D H.Electrospunnanofibers from a porous hollow tube[J].Polymer，2008，49:4226-4229)，产量提高到0.3～0.5g/h，比传统的电纺产量提高近一个数量级，但这种方式下，纤维仅靠电场力的作用进行拉伸，产生的纤维较粗，要达到较细的纤维需要很高的电压，喷头所需的电压需要很高，并且强电压使喷头与喷头之间产生了很强的排斥电场，影响各个喷头的泰勒锥的产生，射流之间还会产生静电排斥作用，使射流产生倾斜，产生的纤维杂乱无章，严重影响纳米纤维的质量，使其纤维的应用范围受到极大的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种螺旋气流辅助静电纺丝装置。
本发明设有高压电源、多射流喷头、供液装置、喷嘴、抽气泵、电机、金属网孔收集器、带气道接口圆形底板；
所述供液装置通过软管与多射流喷头连接；多射流喷头上端设有进液接口，多射流喷头内部设有溶液槽；多射流喷头设在金属网孔收集器上方，多射流喷头与金属网孔收集器中心轴重合，金属网孔收集器通过转动轴与电机连接，电机驱动金属网孔收集器旋转；带气道接口圆形底板设在金属网孔收集器下端，抽气泵通过抽气通道与带气道接口圆形底板连接；高压电源正极通过导线与多射流喷头连接，高压电源负极接地；金属网孔收集器接地。
所述金属网孔收集器表面设有10°～30°的锥度。
所述多射流喷头内部表面锥度小于金属网孔收集器的锥度。
所述溶液槽喷嘴所在区域上端大，下端小。
所述多射流喷头上设有两排左右对称的10个对称喷嘴，各个喷嘴高度上等间距，每个喷嘴的内径为0.1～0.5mm。
引入螺旋辅助气流促进射流的快速高效喷射，引导射流的方向性运动，旋转的金属网孔收集器拉伸纤维，形成均匀有序排列的纤维
本发明的优点在于：气体通过旋转的金属网孔收集器形成螺旋气流，加速电纺纤维的收集，提高纺丝的收集效率，还可以引导纤维在水平方向上运动，促进纤维的均匀有序排列；通过旋转的金属网孔收集器可拉伸细化纤维，亦可促进纤维的均匀有序排列。
附图说明
图1是本发明实施例的结构组成示意图。
图中，各标记为：1、高压电源；2、进液接口；3、多射流喷头；4、供液装置；5、溶液槽；6、喷嘴；7、抽气泵；8、抽气通道；9、电机；10、金属网孔收集器；11、带气道接口圆形底板。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1，本发明设有高压电源1、多射流喷头3、供液装置4、喷嘴6、抽气泵7、电机9、金属网孔收集器10、带气道接口圆形底板11。所述供液装置4通过软管与多射流喷头3连接；多射流喷头3上端设有进液接口2，多射流喷头3内部设有溶液槽5；多射流喷头3设在金属网孔收集器10上方，多射流喷头3与金属网孔收集器10中心轴重合，金属网孔收集器10通过转动轴与电机9连接，电机9驱动金属网孔收集器10旋转；带气道接口圆形底板11设在金属网孔收集器10下端，抽气泵7通过抽气通道8与带气道接口圆形底板11连接；高压电源1正极通过导线与多射流喷头3连接，高压电源1负极接地；金属网孔收集器10接地。
在开始进行静电纺丝之前，需将多射流喷头3放置在金属网孔收集器10的上方，控制多射流喷头3与金属网孔收集器10的最小距离大于30mm。开始静电纺丝时，打开供液装置4，将静电纺丝溶液注入到储液槽5内，开启抽气泵7，使金属网孔收集器10内部的产生向下的气流，打开电机9驱动金属网孔收集器10旋转，使气流形成螺旋状。待溶液流至喷嘴，启动高压电源1，在多射流喷头3与金属网孔收集器10之间形成高压电场，在喷嘴6处产生射流，螺旋气流带动射流运动，加速电纺纤维的收集，且螺旋气流引导射流在水平方向上运动，促进纤维的均匀有序排列，旋转的金属网孔收集器10可拉伸细化纤维，亦可促进纤维的均匀有序排列。气体通过旋转的金属网孔收集器形成螺旋气流，旋转的金属网孔收集器促进纤维的拉伸细化，进一步提高纺丝的生产效率和纤维品质，有利于实现有序纳米纤维的高效、快速生产。
Claims (5)
1.螺旋气流辅助静电纺丝装置，其特征在于设有高压电源、多射流喷头、供液装置、喷嘴、抽气泵、电机、金属网孔收集器、带气道接口圆形底板；
所述供液装置通过软管与多射流喷头连接；多射流喷头上端设有进液接口，多射流喷头内部设有溶液槽；多射流喷头设在金属网孔收集器上方，多射流喷头与金属网孔收集器中心轴重合，金属网孔收集器通过转动轴与电机连接，电机驱动金属网孔收集器旋转；带气道接口圆形底板设在金属网孔收集器下端，抽气泵通过抽气通道与带气道接口圆形底板连接；高压电源正极通过导线与多射流喷头连接，高压电源负极接地；金属网孔收集器接地。
2.如权利要求1所述螺旋气流辅助静电纺丝装置，其特征在于所述金属网孔收集器表面设有10°～30°的锥度。
3.如权利要求1所述螺旋气流辅助静电纺丝装置，其特征在于所述多射流喷头内部表面锥度小于金属网孔收集器的锥度。
4.如权利要求1所述螺旋气流辅助静电纺丝装置，其特征在于所述溶液槽喷嘴所在区域上端大，下端小。
5.如权利要求1所述螺旋气流辅助静电纺丝装置，其特征在于所述多射流喷头上设有两排左右对称的10个对称喷嘴，各个喷嘴高度上等间距，每个喷嘴的内径为0.1～0.5mm。
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