CN105088369A - 一种气泡静电纺丝装置 - Google Patents

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Abstract

一种气泡静电纺丝装置，其包括储液槽、接收板、气泡发生装置、与气泡发生装置连接的升降线、吹气装置、吹风装置及连接升降线与接收板的直流高压电源。本发明气泡发生装置吹气装置前端吹气口保证了气泡发生装置网孔上的高聚物薄膜都形成气泡突起，吹风装置产生的气流带走了气泡发生装置上附着的高聚物液滴，使接收板上纤维形貌更加均匀。本发明结构简单、操作方便、控制简单、工艺流程短。

Description

一种气泡静电纺丝装置
技术领域
本发明属于纺丝领域，尤其涉及一种气泡静电纺丝装置。
背景技术
纳米纤维较传统的棉、毛、丝、麻和化学纤维具有更细的纤维直径，从而增大了长径比、表面积和孔隙率，具有极高的表面活性，因此，纳米纤维在纺织工程、环境工程、组织工程、生物医药等领域具有十分广阔的应用。生产纳米纤维的方法、设备多种多样，而静电纺丝技术是制备纳米纤维最直接、简单的方法，其原理是：使高聚物溶液或熔体从毛细管口抽出形成射流，带电荷的射流在静电力的作用下拉伸、细化得到纳米纤维。
但是传统的静电纺丝装置针头易堵塞、难以清洗，从而产量低，成为产量化生产的一大难点。目前，研究者对其不断进行改进，提出了多喷头针筒式静电纺、无针静电纺等生产纳米纤维的方法。其中，气泡静电纺丝装置实现了从一个泰勒锥到数个泰勒锥的突破，是一种可实现批量化制备纳米纤维的装置，但该方法仍有很大的改进空间。
因此，为了更进一步有效的解决现有技术中的技术问题，有必要提供一种新型结构的气泡静电纺丝装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气泡静电纺丝装置，用以解决气泡发生装置中气泡数量较少和纺丝过程中液滴难以控制的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种气泡静电纺丝装置，其包括储液槽、与储液槽正对的接收板，所述气泡静电纺丝装置还包括气泡发生装置、与气泡发生装置连接的升降线、正对气泡发生装置的吹气装置、位于气泡发生装置外侧且正对气泡发生装置的吹风装置及连接升降线与接收板的直流高压电源，所述气泡发生装置与储液槽位置相对。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述气泡发生装置为网状结构。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述气泡发生装置为金属网。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述气泡发生装置的网状结构为圆形或椭圆形或三角形或四边形。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述吹气装置前端的吹气口为与气泡发生装置相应的网状结构。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述吹气装置前端的吹气口为圆形或椭圆形或三角形或四边形。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述吹气装置前端的吹气口朝着气泡发生装置的方向由粗变细。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述吹气装置前端的吹气口的结构与气泡发生装置的结构相应。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述吹风装置与气泡发生装置之间设有挡风板，所述挡风板的横截面积朝着气泡发生装置的方向逐渐增大。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述气泡静电纺丝装置还包括控制器，所述气泡发生装置、吹风装置及吹气装置之间的配合由控制器进行数字化控制。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述升降线位于气泡发生装置与吹风装置之间，所述升降线为导电金属。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果为：
一种气泡静电纺丝装置，其包括储液槽、与储液槽正对的接收板，所述气泡静电纺丝装置还包括气泡发生装置、与气泡发生装置连接的升降线、正对气泡发生装置的吹气装置、位于气泡发生装置外侧且正对气泡发生装置的吹风装置及连接升降线与接收板的直流高压电源，所述气泡发生装置与储液槽位置相对。该技术方案吹气装置前端吹气口保证了气泡发生装置网孔上的高聚物薄膜都形成气泡突起，吹风装置产生的气流带走了气泡发生装置上附着的高聚物液滴，使接收板上纤维形貌更加均匀。
所述气泡发生装置为网状结构。该技术方案网状结构的气泡发生装置，增加了高聚物薄膜的数量，从而使气泡数量增多，产量增大。
所述气泡发生装置为金属网，该技术方案采用金属网，比如铜网、铁网等，保证了网孔上高聚物薄膜充分导电。
所述气泡发生装置的网状结构可以为圆形或椭圆形或三角形或四边形等不同形状的网孔结构。该技术方案并不限制网孔结构，可以根据实际使用需求选择合适的网孔结构。
所述吹气装置前端的吹气口的结构与气泡发生装置的结构相应，所述吹气装置前端的吹气口可以为与气泡发生装置相应的网状结构。该技术方案保证了气泡发生装置网孔上的高聚物薄膜都形成气泡突起。
所述吹气装置前端的吹气口可以为圆形或椭圆形或三角形或四边形等不同形状的网孔结构。该技术方案并不限制网孔结构，可以根据实际使用需求选择合适的网孔结构。
所述吹气装置前端的吹气口朝着气泡发生装置的方向由粗变细，在能耗小的条件下保证了足够大的风速。
所述吹风装置与气泡发生装置之间设有挡风板，所述挡风板的横截面积朝着气泡发生装置的方向逐渐增大，保证了吹风口较小的情况下，仍具有较大的供风区域。
所述气泡静电纺丝装置还包括控制器，所述气泡发生装置、吹风装置及吹气装置之间的配合由控制器进行数字化控制。该技术方案使得整体装置结构简单、控制简单、工艺流程短。
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是本发明气泡静电纺丝装置的示意图。
其中：储液槽1；气泡发生装置2；升降线3；吹风装置4；挡风板5；第一导线6；第二导线7；第三导线9；第四导线10；吹气装置8；射流11；接收板12；直流高压电源13；控制器14。
具体实施方式
本发明公开了一种气泡静电纺丝装置，用以解决气泡发生装置中气泡数量较少和纺丝过程中液滴难以控制的问题。该气泡静电纺丝装置首先，将气泡发生装置设置为网状结构，增加了高聚物薄膜的数量，从而使气泡数量增多，产量增大；其次，吹气装置前端吹气口为与气泡发生装置相应的网状结构，保证了气泡发生装置网孔上的高聚物薄膜都形成气泡突起；再者，吹风装置产生的气流带走了气泡发生装置上附着的高聚物液滴，使接收板上纤维形貌更加均匀。本发明结构简单、操作方便、控制简单、工艺流程短。
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，本发明的气泡静电纺丝装置，其包括储液槽1、与储液槽1正对的接收板12、气泡发生装置2、与气泡发生装置2连接的升降线3、正对气泡发生装置2的吹气装置8、位于气泡发生装置2外侧且正对气泡发生装置2的吹风装置4、连接升降线3与接收板12的直流高压电源13及控制器14。气泡发生装置2与储液槽1位置相对。升降线3通过一第一导线6与直流高压电源13连接，升降线3位于气泡发生装置2与吹风装置4之间，升降线3为导电金属。接收板12通过一第二导线7与直流高压电源13连接，吹气装置8通过一第三导线9与控制器14连接，吹风装置4通过一第四导线10与控制器14连接。气泡发生装置2、吹风装置4及吹气装置8之间的配合由控制器14进行数字化控制。本发明吹气装置前端吹气口保证了气泡发生装置网孔上的高聚物薄膜都形成气泡突起，吹风装置产生的气流带走了气泡发生装置上附着的高聚物液滴，使接收板上纤维形貌更加均匀。
继续如图1所示，气泡发生装置2为网状结构。所述气泡发生装置2可以为铜网、铁网等制成的金属网。采用网状结构的气泡发生装置，增加了高聚物薄膜的数量，从而使气泡数量增多，产量增大。气泡发生装置2的结构形状可以是圆形、椭圆形、三角形、四边形等不同形状的网孔结构。本发明并不限制网孔结构，可以根据实际使用需求选择合适的网孔结构。
继续如图1所示，吹气装置8前端的吹气口的结构与气泡发生装置2的结构相同。吹气装置8前端的吹气口可以为与气泡发生装置2相应的网状结构，以此保证了气泡发生装置网孔上的高聚物薄膜都形成气泡突起。吹气装置8前端的吹气口的结构形状可以为圆形、椭圆形、三角形、四边形等不同形状的网孔结构。本发明并不限制网孔结构，可以根据实际使用需求选择合适的网孔结构。吹气装置8前端的吹气口朝着气泡发生装置2的方向由粗变细。
继续如图1所示，吹风装置4与气泡发生装置2之间设有挡风板5，挡风板5的横截面积朝着气泡发生装置2的方向逐渐增大。
本发明气泡静电纺丝装置的工作原理是：在储液槽1中加入聚乙烯醇(PVA)或聚丙烯腈(PAN)等高聚物溶液，打开直流高压电源13，调节至适当电压。气泡发生装置2、吹风装置4及吹气装置8之间的配合由控制器14进行数字化控制：首先，升降线3伸长，将气泡发生装置2浸入储液槽1中，待稳定后，升降线3收缩，气泡发生装置2的网孔上形成高聚物薄膜；此时，吹风装置4产生气流带走气泡发生装置2网孔上的液滴；然后吹气装置8产生气流，使气泡发生装置网孔上的高聚物薄膜形成气泡突起。高聚物气泡突起在高压静电力作用下形成连续射流11，射流11经过摆动，蒸发，细化过程，最后在接收板12上收集到纳米纤维。
综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是包括：首先，气泡发生装置为网状结构，增加了高聚物薄膜的数量，从而使气泡数量增多，产量增大；其次，吹气装置前端吹气口为与气泡发生装置相应的网状结构，保证了气泡发生装置网孔上的高聚物薄膜都形成气泡突起；再者，吹风装置产生的气流带走了气泡发生装置上附着的高聚物液滴，使接收板上纤维形貌更加均匀。本发明结构简单、操作方便、控制简单、工艺流程短。
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。

Claims (11)

1.一种气泡静电纺丝装置，其包括储液槽(1)、与储液槽(1)正对的接收板(12)，其特征在于：所述气泡静电纺丝装置还包括气泡发生装置(2)、与气泡发生装置(2)连接的升降线(3)、正对气泡发生装置(2)的吹气装置(8)、位于气泡发生装置(2)外侧且正对气泡发生装置(2)的吹风装置(4)及连接升降线(3)与接收板(12)的直流高压电源(13)，所述气泡发生装置(2)与储液槽(1)位置相对。
2.根据权利要求1所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述气泡发生装置(2)为网状结构。
3.根据权利要求2所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述气泡发生装置(2)为金属网。
4.根据权利要求2所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述气泡发生装置(2)的网状结构为圆形或椭圆形或三角形或四边形。
5.根据权利要求2所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述吹气装置(8)前端的吹气口为与气泡发生装置(2)相应的网状结构。
6.根据权利要求5所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述吹气装置(8)前端的吹气口为圆形或椭圆形或三角形或四边形。
7.根据权利要求5所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述吹气装置(8)前端的吹气口朝着气泡发生装置(2)的方向由粗变细。
8.根据权利要求1所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述吹气装置(8)前端的吹气口的结构与气泡发生装置(2)的结构相应。
9.根据权利要求1所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述吹风装置(4)与气泡发生装置(2)之间设有挡风板(5)，所述挡风板的横截面积朝着气泡发生装置(2)的方向逐渐增大。
10.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控制器(14)，所述气泡发生装置(2)、吹风装置(4)及吹气装置(8)之间的配合由控制器(14)进行数字化控制。
11.根据权利要求1所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述升降线(3)位于气泡发生装置(2)与吹风装置(4)之间，所述升降线(3)为导电金属。
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