CN105525368B - 用于静电纺丝机的辅助接收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于静电纺丝机的辅助接收装置，它包括固设在绝缘体台架上的绝缘体滑轨、设置在绝缘体滑轨上可沿滑轨纵向移动的导体座板、插置在导体座板上的其板面垂直于导体座板移动方向的极板，在对应极板中心线一侧的绝缘体台架上设置的旋转台及设置在该旋转台中心上的可调整高度的载样台；旋转台与设置在绝缘体台架内的电机驱动连接；导体座板的一端与静电纺丝机的高压静电发生装置负极相连接。通过该装置可实现静电纺丝纤维在非导体材料表面的有效覆膜复合，极大拓宽了静电纺丝技术中接收材料的选择范围，同时也开拓了纳米纤维膜包覆非导体材料的新复合材料领域。
Description
技术领域
本发明属于静电纺丝技术领域，具体涉及一种可实现非导体材料三维覆膜的静电纺丝辅助接收装置。
背景技术
近年来,高压静电纺丝技术以其简单、通用、便于操作、成本低廉等优点已经成为制备纳米纤维材料的主流技术，由于电纺纤维膜具有孔隙率高、比表面积大、通透性好等优异性能,电纺技术被广泛应用于人体组织工程支架、药物缓释材料、催化载体、过滤材料以及微电子与光电材料等多个技术领域。
目前现有技术采用静电纺丝技术已经成功制备出结构多样的纳米纤维材料,这些纳米纤维材料在一些具体领域中已经发挥非常重要的作用。然而在实际应用中,往往需要将静电纺丝纳米纤维与具有其他优势的功能材料复合使用以求发挥更大效用。例如在生物组织工程领域，静电纺丝纳米纤维能够仿生细胞外基质结构,可以作为组织工程培养支架。通过对纤维膜孔隙率的设计以及添加缓释药物等方式可得到具有良好生物相容性的人体组织支架。但是在人体骨组织缺损的临床试验中，静电纺丝纳米纤维膜由于缺乏良好的力学性能，无法直接应用于人工骨的制备。
目前针对静电纺丝纳米纤维膜与其他材料组装复合的研究多采用将所得纳米纤维膜进行再加工,通过编织或打碎混合的方法组装成立体结构,其工艺复杂,效率偏低,且再加工过程中会破坏纳米纤维的原有结构。而在当前公开的静电纺丝技术领域，暂无任何成果涉及将静电纺丝纳米纤维直接纺丝并包覆于其他材料的三维表面进行组装制备的研究。
静电纺丝技术是将聚合物溶液或熔体置于由发射装置与接收装置产生的高压静电场中,聚合物液滴在电场库仑力的作用下，克服表面张力形成喷射细流，过程中溶剂蒸发固化,最终落在接收装置上,形成无纺布状的微/纳米纤维膜。因此，现有的纳米纤维静电纺丝的收集装置无论是可移动收集装置、可旋转收集装置、限位接收装置，还是可调收集圆筒以及圆管状收集器,都是由导体材料作为直接接收装置，材料的导电性是收集装置的必要性能。并且传统的针——板接收极得到的电纺纤维膜往往是依附于接收装置本身的形态堆叠而成的平面结构。因此，针对静电纺丝纳米纤维能否直接纺丝附着于非导体材料并对材料立体式的包覆的相关研究成为静电纺丝技术领域的空白和难点。
若将静电纺丝纳米纤维膜包覆于具有较高力学强度的陶瓷基等人工骨材料表面，则可制备出既具有静电纺丝纳米纤维膜的优异生物性能，又兼备陶瓷基人工骨的优良力学性能的新型人工骨复合材料。因此,实现静电纺丝纳米纤维膜直接纺丝复合于非导体材料表面成为静电纺丝技术在新型复合材料领域推广应用的关键。
发明内容
本发明目的是为实现在静电纺丝过程中直接将纳米纤维膜包覆于非导体材料表面提供一种用于静电纺丝机的辅助接收装置。
本发明用于静电纺丝机的辅助接收装置，包括一绝缘体台架、固设在该台架上的绝缘体滑轨、设置在绝缘体滑轨上可沿滑轨纵向移动的导体座板、插置在导体座板上的其板面垂直于导体座板移动方向的极板，在对应极板中心线一侧的绝缘体台架上设置的旋转台及设置在该旋转台中心上的可调整高度的载样台；所述的旋转台与设置在绝缘体台架内的电机驱动连接；所述的导体座板的一端与静电纺丝机的高压静电发生装置负极相连接。
所述的可调整高度的载样台包括凹型试样盘、固设在凹型试样盘底部中心的支撑杆、滑配合套置在支撑杆上的外套、在外套壁上设置的以紧固支撑杆的顶丝、在凹型试样盘的周壁上对称设置的四个以夹持试样的顶丝，外套的低端固设在所述的旋转台的中心上。
所述的电机与变速控制器电联接。
所述的导体座板设有数个平行分布的极板插槽，根据纺丝工艺需要插置一块或数块所述的极板。
在所述绝缘体台架上的导体座板及极板和旋转台的外周设有防护罩。
本发明装置的使用方式是：
将该装置置于静电纺丝机的纺丝喷头的前方，使纺丝喷头轴线垂直于极板平面并与旋转台中心线处于同一平面上，通过移动导体座板位置实现调整加工试样与极板的距离，通过调整载样台的高度使试样处于极板电场中心，通过变速控制器调整旋转台转速。
本发明与现有技术相比具有如下优异效果：
1.目前的静电纺丝技术中，普遍利用导体材料作为直接接收装置，采用本发明辅助接收装置，实现了静电纺丝纤维在非导体材料表面的有效覆膜复合，极大拓宽了静电纺丝技术中接收材料的选择范围，同时也开拓了纳米纤维膜包覆非导体材料的新复合材料领域。
2.通过对装置中载样台的自旋转功能引入，实现了非导体材料的360°旋转式立体纺膜效果。同时，装置引入具有不同转速的单向旋转马达，通过调节控制器实现转速的可控性。特别是，当转速处于500RPM——1000RPM时，试样表面的纤维呈有向性，实现了材料表面有序纺膜与无序纺膜的可选择性。
3.本发明装置载样台的高度可调，使得试样的选择可以不受形状大小的局限，扩大了该装置的应用范围。同时，通过调整载样台的高度以及调节导体座板的水平位置，实现试样在高压电场分布中的位置可调性，便于实现持续稳定的纺丝效果。
4.本发明装置通过选择不同数量与不同尺寸的极板安插于导体座板插槽中，使得高压静电场可控，更有效的辅助试样的纺丝包覆。
本发明装置结构简单，制作成本低廉，易于操作，可有效实现规模化制备非导体材料表面包覆各种静电纺丝纳米纤维膜的制备。
附图说明
图1是本发明用于静电纺丝机的辅助接收装置的结构示意图；
图2是图1中所示可调整高度的载样台6的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细说明。
参照图1，一种用于静电纺丝机的辅助接收装置，包括一绝缘体台架1、固设在该台架上的两条平行绝缘体滑轨2、设置在绝缘体滑轨2上可沿滑轨纵向移动的导体座板3、插置在导体座板3上的其板面垂直于导体座板3移动方向的极板4，在对应极板4中心线一侧的绝缘体台架1上设置的旋转台5及设置在该旋转台中心上的可调整高度的载样台6；所述的旋转台5与设置在绝缘体台架1内的电机7驱动连接；所述的导体座板3的一端与静电纺丝机的高压静电发生装置负极相连接。
所述的电机7与变速控制器(图中未标示)电联接。
所述绝缘体台架1上的导体座板3及极板4和旋转台5的外周设有防护罩8。
参照图2，所述的可调整高度的载样台6包括凹型试样盘6.1、固设在凹型试样盘6.1底部中心的支撑杆6.2、滑配合套置在支撑杆6.2上的外套6.3、在外套6.3壁上设置的以紧固支撑杆6.2的顶丝6.4、在凹型试样盘6.1的周壁上对称设置的四个以夹持试样9的顶丝6.5，外套6.3的低端固设在所述的旋转台5的中心上。
所述的导体座板3设有6个平行分布的极板插槽，根据纺丝工艺需要插置1至6块所述的极板4。
所述的导体座板3和极板4均用铜板制作。
所述的旋转台5和可调整高度的载样台6均采用绝缘体材料制成。
Claims (7)
1.一种用于静电纺丝机的辅助接收装置，其特征在于：包括一绝缘体台架(1)、固设在该台架上的绝缘体滑轨(2)、设置在绝缘体滑轨(2)上可沿滑轨纵向移动的导体座板(3)、插置在导体座板(3)上的其板面垂直于导体座板(3)移动方向的极板(4)，在对应极板(4)中心线一侧的绝缘体台架(1)上设置的旋转台(5)及设置在该旋转台中心上的可调整高度的载样台(6)；所述的旋转台(5)与设置在绝缘体台架(1)内的电机(7)驱动连接；所述的导体座板(3)的一端与静电纺丝机的高压静电发生装置负极相连接。
2.根据权利要求1所述的用于静电纺丝机的辅助接收装置，其特征在于，所述的可调整高度的载样台(6)包括凹型试样盘(6.1)、固设在凹型试样盘(6.1)底部中心的支撑杆(6.2)、滑配合套置在支撑杆(6.2)上的外套(6.3)、在外套(6.3)壁上设置的以紧固支撑杆(6.2)的顶丝(6.4)、在凹型试样盘(6.1)的周壁上对称设置的四个以夹持试样的顶丝(6.5)，外套(6.3)的低端固设在所述的旋转台(5)的中心上。
3.根据权利要求1所述的用于静电纺丝机的辅助接收装置，其特征在于，所述的电机(7)与变速控制器电联接。
4.根据权利要求1所述的用于静电纺丝机的辅助接收装置，其特征在于，所述的导体座板(3)设有数个平行分布的极板插槽，根据纺丝工艺需要插置一块或数块所述的极板(4)。
5.根据权利要求1所述的用于静电纺丝机的辅助接收装置，其特征在于，所述的导体座板(3)和极板(4)均用铜板制作。
6.根据权利要求1所述的用于静电纺丝机的辅助接收装置，其特征在于，在所述绝缘体台架(1)上的导体座板(3)及极板(4)和旋转台(5)的外周设有防护罩(8)。
7.根据权利要求1所述的用于静电纺丝机的辅助接收装置，其特征在于，所述的旋转台(5)和可调整高度的载样台(6)均采用绝缘体材料制成。
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