CN105624807A - 一种基于韦森堡效应的微孔批量静电纺丝装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于韦森堡效应的微孔批量静电纺丝装置，涉及静电纺丝装置。设有可升降夹具、高压直流电源、直流电机、低压直流电源、固定铁架台、绝缘供液转子、储液装置和收集装置；储液装置固定在绝缘可升降夹具上；绝缘供液转子用联轴器与直流电机联接并置于储液装置溶液中；直流电机与低压直流电源电连接；直流电机固定于固定铁架台上；高压直流电源的正极与储液装置连接；收集装置置于绝缘可升降夹具的平台上；通过直流电机带动绝缘供液转子转动使储液装置内壁受到纺丝液的压力，从微孔流出实现供液，并在高压直流电源产生的电场力作用下产生射流，经过溶剂挥发和固化沉积在收集装置上。可实现连续供液和快速制备纳米纤维薄膜，纺丝效率高。
Description
技术领域
本发明涉及静电纺丝装置，尤其是涉及一种基于韦森堡效应的微孔批量静电纺丝装置。
背景技术
静电纺丝是一种新兴的简单、快速制备纳米纤维技术，它是在溶液或聚合物上加高电压，使其带电产生形变，在喷头处形成泰勒锥，溶液在电场力的作用下形成射流，经过挥发和固化最终形成纳米纤维。
近年来，静电纺丝纳米纤维应用越来越广泛，但静电纺丝纳米纤维的批量化制造技术却阻碍了其进一步发展的脚步，如何实现批量化生产已成为亟待解决的问题。单针头静电纺丝效率较低，无法快速批量制备纳米纤维，目前最常用的是使用多针头多射流法批量制备纳米纤维，但当喷头间的距离较近时相互间的电场干扰较大，此时很难形成射流，使纤维产率下降。还有单喷头多射流法，这种方法射流产生不稳定，近来还有无喷头多射流法，虽能提高纤维的产率，但射流方向和纤维沉积位置不易控制。
发明内容
本发明的目的在于针对传统静电纺丝中喷嘴清洗困难及喷嘴易堵等缺点，提供可实现连续供液和快速制备纳米纤维薄膜，提高纺丝效率的一种基于韦森堡效应的微孔批量静电纺丝装置。
本发明设有可升降夹具、高压直流电源、直流电机、低压直流电源、固定铁架台、绝缘供液转子、储液装置和收集装置；
储液装置固定在绝缘可升降夹具上；绝缘供液转子用联轴器与直流电机联接并置于储液装置溶液中；直流电机与低压直流电源电连接；直流电机固定于固定铁架台上；高压直流电源的正极与储液装置连接；收集装置置于绝缘可升降夹具的平台上并与地线连接；通过直流电机带动绝缘供液转子转动使储液装置内壁受到纺丝液的压力，从微孔流出实现供液，并在高压直流电源产生的电场力作用下产生射流，经过溶剂挥发和固化沉积在收集装置上，储液装置内加入纺丝液。
所述储液装置可采用圆锥形、圆柱形或圆锥台形。储液装置壁上的孔径、数量及相对位置可以自由设定。
所述微孔的位置可在圆锥形储液装置的外壁、圆柱形和圆锥台形储液装置的侧面和上下两个面。
绝缘供液转子尺寸可调，与电机联接使得其转速可调。
绝缘供液转子的外形与储液装置的形状一致，但在直径上略小1～2mm。
绝缘供液转子的转动产生的剪切力使纺丝液挤出，实现连续供液。
由于绝缘供液转子的转动产生的韦森堡效应使得溶液剪切变稀，表面张力减小，更易产生射流。
本发明的储液装置可采用铜材料，采用激光打孔，由可升降夹具夹住其圆柱部分，并用四个均匀分布的螺钉固定；通过在储液装置上钻出不同直径的孔，可以获得不同直径的纤维，孔的数量也可以根据需要自由调节；高压直流电压加载在储液装置壁上；夹具由绝缘材料制造而成，以防止当加载电压时与储液装置接触产生短路，可固定多种直径储液装置；纺丝液由供液装置一次性供给；供液转子与储液装置的外形相同，也可根据需要自由调整，由联轴器与直流电机轴联接，伸入储液装置中接近底部，与储液装置同轴放置，但不与储液装置接触并用绝缘材料制作而成，以防止向溶液加高压时击穿电机；电机与一电压可调的直流电源接通，进而可以调节电机的转速，以获得不同的供液速度；收集装置置于储液装置的下方，收集装置的位置可调，并接地以在与储液装置之间形成电场；夹具和铁架台的可升降性，可以提供不同的纺丝距离
本发明适用于不同储液装置尺寸、不同数量和直径的孔以及不同直径和转速的供液转子的喷射装置。利用韦森堡效应使溶液剪切变稀，可以使溶液表面张力减小，更易形成射流，并且可以控制射流的方向和位置，响应较快。多孔多射流提高了纺丝的效率，克服了传统静电纺丝中喷嘴清洗困难及喷嘴易堵等缺点，并可实现连续供液和快速制备纳米纤维薄膜。
本发明可以产生连续射流，实现多孔多射流喷射，提高了纤维的产率，并且可以控制射流的方向和位置。
本发明可实现连续供液和快速制备纳米纤维薄膜，提高了纺丝的效率，克服了传统静电纺丝中喷嘴清洗困难及喷嘴易堵等缺点，利用韦森堡效应使溶液剪切变稀，可以使溶液表面张力减小，更易形成射流，并且可以控制射流的方向和位置。而且基于韦森堡效应的剪切力供液方式，相比于气压供液响应的滞后性，本发明的供液方式调整响应较快。
附图说明
图1是本发明实施例的主视结构组成示意图。
图2是本发明实施例的绝缘供液转子结构示意图。
图3是本发明实施例的储液装置结构示意图。
图4是本发明实施例的俯视结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参见图1～4，本发明实施例设有可升降夹具1、高压直流电源2、直流电机3、低压直流电源4、固定铁架台5、绝缘供液转子6、储液装置7和收集装置8；储液装置7固定在绝缘可升降夹具1上；绝缘供液转子6用联轴器与直流电机3联接并置于储液装置7溶液中；直流电机3与低压直流电源4电连接；直流电机3固定于固定铁架台5上；高压直流电源2的正极与储液装置7连接；收集装置8置于绝缘可升降夹具1的平台上并与地线连接；通过直流电机3带动绝缘供液转子6转动使储液装置7内壁受到纺丝液的压力，从微孔流出实现供液，并在高压直流电源2产生的电场力作用下产生射流，经过溶剂挥发和固化沉积在收集装置8上，储液装置7内加入纺丝液。
储液装置可采用圆锥形、圆柱形或圆锥台形，其中微孔的位置可在圆锥形储液装置的外壁、圆柱形和圆锥台形储液装置的侧面和上下两个面。绝缘供液转子的外形与储液装置的外形相匹配，但在直径上比储液装置略小1～2mm；另当微孔位于圆柱形和圆锥台形储液装置的上表面时，收集装置相应位于圆柱形和圆锥台形储液装置的正上方。
本发明的储液装置的尺寸可以根据需要自由设计，可实现连续供液；在储液装置的表面钻出一些微孔代替针头，孔的位置和个数可以自行设计，在溶液中放置一根自制供液转子，通过自制供液转子的转动，并由于韦森堡效应的剪切力使溶液输送到孔口，实现无针头批量静电纺丝。利用微孔纺丝提高了纺丝的效率，克服了传统静电纺丝中喷嘴清洗困难及喷嘴易堵等缺点，且相比于气压供液响应的滞后性，本发明的供液方式调整响应较快，相比利用韦森堡效应使溶液剪切变稀，可以使溶液表面张力减小，更易形成射流。储液装置内可事先加装大量的纺丝液，且后续添加方便，实现连续供液和快速制备纳米纤维薄膜。
Claims (4)
1.一种基于韦森堡效应的微孔批量静电纺丝装置，其特征在于设有可升降夹具、高压直流电源、直流电机、低压直流电源、固定铁架台、绝缘供液转子、储液装置和收集装置；
储液装置固定在绝缘可升降夹具上；绝缘供液转子用联轴器与直流电机联接并置于储液装置溶液中；直流电机与低压直流电源电连接；直流电机固定于固定铁架台上；高压直流电源的正极与储液装置连接；收集装置置于绝缘可升降夹具的平台上并与地线连接；通过直流电机带动绝缘供液转子转动使储液装置内壁受到纺丝液的压力，从微孔流出实现供液，并在高压直流电源产生的电场力作用下产生射流，经过溶剂挥发和固化沉积在收集装置上，储液装置内加入纺丝液。
2.如权利要求1所述一种基于韦森堡效应的微孔批量静电纺丝装置，其特征在于所述储液装置采用圆锥形、圆柱形或圆锥台形；微孔的位置在圆锥形储液装置的外壁、圆柱形和圆锥台形储液装置的侧面和上下两个面。
3.如权利要求1所述一种基于韦森堡效应的微孔批量静电纺丝装置，其特征在于绝缘供液转子尺寸可调，与电机联接使得其转速可调。
4.如权利要求1所述一种基于韦森堡效应的微孔批量静电纺丝装置，其特征在于绝缘供液转子的外形与储液装置的形状一致。
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