CN108866657A - 一种聚合物纳米纤维的收集装置 - Google Patents

Abstract

一种聚合物纳米纤维的收集装置，其内所有的子单元都以装料源部为圆心沿同一圆周均匀设置，子单元包括气源柱、收集底座与收集杆，收集底座的底面与基座的顶面相连接，气源柱的顶端与延伸座的底部相连接，延伸座的侧围与延伸杆的内端相连接，延伸杆的外端与收集杆的顶端相连接，收集杆的底端与收集底座的顶面相连接，收集杆为柔性结构，收集杆与气源柱内设置的多个吹气单元正对设置。本设计不仅能生产纳米纤维，生产效率较高，产品形态多样，而且可调性较强，收集效率较高，可靠性较高。

Description

一种聚合物纳米纤维的收集装置

技术领域

本发明涉及一种纺织材料的制作装置，尤其涉及一种聚合物纳米纤维的收集装置，具体适用于丰富产品样式，并提高生产效率。

背景技术

纳米纤维是指直径在几十到几百纳米的超细纤维，它具有非常大比表面积、超细孔隙度、良好的机械特性等其它纤维所不能拥有的独特优势。近年来，纳米纤维广泛用于纺织材料、组织工程支架、药物传输、过滤介质、人造血管、生物芯片、纳米传感器、光学、复合材料等领域。

纳米纤维的制备吸引着国内外专家学者的关注。到目前为止，制备纳米纤维的方法有许多种，如拉伸法、微相分离、模板合成、自组装、静电纺丝等，其中静电纺丝法以操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点而被广泛应用。但静电纺丝也存在以下固有缺陷：首先，制备过程中需要施加高压电场，成本高，安全问题需要额外关注；其次，生产效率低；再次，溶液需要一定比例的溶剂使溶液具有一定传导率，会导致污染。

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的需要施加高压电场、受传导率约束的缺陷与问题，提供一种不需要施加高压电场、不受传导率约束的聚合物纳米纤维的收集装置。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种聚合物纳米纤维的收集装置，包括装料源部、驱动转轴与收集装置，所述装料源部与喷嘴相通，装料源部的底部与驱动转轴相连接，装料源部的四周设置有收集装置；

所述收集装置包括多个相互平行的子单元，所有的子单元都以装料源部为圆心沿同一圆周均匀设置，子单元的底部与基座的顶面相连接，基座顶面上所连接的驱动转轴的顶端与装料源部的底部相连接，装料源部上设置的喷嘴与子单元中的收集杆正对设置，且收集杆为柔性结构；所述基座的内部设置有一个感温外壳，该感温外壳的外壁位于收集装置的内部，感温外壳的内部设置有测温传感器，该测温传感器与信号发射器、电源位于同一个电路回路中，且信号发射器与主控室进行信号连接；

所述测温传感器包括金属外壳、输入电源线、输出电源线、输入导电片、输出导电片、斜滑板、导电滚球与蜡块，所述斜滑板的右端与金属外壳的右侧壁相连接，斜滑板的左端与金属外壳的左侧壁相连接，斜滑板的右端高于其左端设置，斜滑板的顶面上近其右端的部位与导电滚球的底部相接触，导电滚球的顶部通过蜡块与金属外壳的顶壁相连接，斜滑板的中部开设有板洞，该板洞的直径大于导电滚球的直径，板洞的正下方设置有输入导电片、输出导电片，输入导电片、输出导电片的顶端间距大于输入导电片、输出导电片的底端间距，输入导电片、输出导电片的底端间距小于导电滚球的直径，输入导电片经输入电源线与信号发射器电路连接，输出导电片经输出电源线与电源电路连接。

所述输入导电片、输出导电片的底端与绝缘座的顶面固定连接，绝缘座的底面与金属外壳的底壁相连接。

所述输出导电片的长度大于输入导电片的长度，且输出导电片的顶端高于输入导电片的顶端。

所述子单元包括气源柱、收集底座与收集杆，所述气源柱的底端与收集底座的顶面垂直连接，收集底座的底面与基座的顶面相连接，气源柱的顶端与延伸座的底部相连接，延伸座的侧围与延伸杆的内端相连接，延伸杆的外端与收集杆的顶端相连接，收集杆的底端与收集底座的顶面相连接，收集杆与气源柱内设置的多个吹气单元正对设置。

所述收集杆为软绳、塑料薄膜、线束或柔性网。

所述吹气单元包括吹气管与吹气座，所述吹气管嵌入吹气座的内部，吹气座的外壁嵌入气源柱的内部，多个吹气座在气源柱内由上至下依次排列。

所述收集底座的内部开设有底部滑槽，该底部滑槽与位于其内部的气源柱底部、收集杆底端进行滑动配合；所述延伸座的内部开设有延伸滑槽，该延伸滑槽与位于其内部的延伸杆滑动配合。

所述收集杆的底端与杆滑座的顶部相连接，杆滑座的底部沿底部滑槽滑动配合。

所述气源柱上近气源柱、收集底座交接处的部位与导风底弧片的高端相连接，导风底弧片的低端延伸至收集底座的顶面上，导风底弧片位于气源柱、收集杆之间，且导风底弧片为下凹结构。

所述延伸座经滑杆座与气源柱的顶端相连接，滑杆座的内部开设有滑杆空腔；所述延伸杆上位于气源柱、收集杆之间部位的底部与导风顶弧片的高端相连接，导风顶弧片的低端穿经滑杆空腔后延伸至气源柱的外部，导风顶弧片低端、气源柱的水平间距小于导风顶弧片低端、收集杆的水平间距，且导风顶弧片为上凸结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种聚合物纳米纤维的收集装置中，装料源部包括外壳层、外壳腔与盛料腔，盛料腔内设置有聚合物，外壳腔的底部设置有底轴座，该底轴座与插入其内部的驱动转轴的顶端相连接，驱动转轴的轴内腔经座气道与外壳腔相通，使用时，轴内腔向外壳腔中通入热空气以对盛料腔内的聚合物进行加热，使其成为熔融状态，以得到熔融液体，熔融液体具有一定的表面张力且分子缠结处于一个合理范围，同时，驱动转轴带动装料源部作高速回转运动，聚合物的熔融液体在喷嘴处形成泰勒锥，当离心力大于黏弹力和表面张力时，熔融液体被拉伸以形成纳米纤维，并射在收集装置上以方便收集，此外，调节喷嘴和收集装置之间的距离可以得到不同形态的纳米纤维，还可对喷嘴几何特征参数、受力情况以及收集装置进行设计以确定纳米纤维被收集时的形态，以实现纳米纺纱。因此，本发明不仅不需要施加高压电场、不受传导率约束，而且加热效果较好、生产效率较高。

2、本发明一种聚合物纳米纤维的收集装置中，基座的内部设置有一个感温外壳，该感温外壳的外壁位于收集装置的内部，感温外壳的内部设置有测温传感器，该测温传感器与信号发射器、电源位于同一个电路回路中，使用时，测温传感器经感温外壳对收集装置内的温度进行监控，一旦温度过高，会损害纳米纤维的生成质量时，就会导通测温传感器、信号发射器、电源所在的电路回路，再由信号发射器发信号给主控室以停止运行。因此，本发明的控制性较强。

3、本发明一种聚合物纳米纤维的收集装置中，顶面盖的中部嵌入有加热座，加热座的内部贯穿设置有活动管，活动管沿加热座的内部上下滑动配合，使用时，既可以在活动管内设置加热装置，通过活动管的上下运动以从内部对盛料腔进行不同程度的加热，还可以在活动管内设置各种添加物，以在生产的过程中对盛料腔内的聚合物进行各种调整，以获得更多形态的纳米纤维。因此，本发明不仅加热效果较好，而且可调性较高，产品形态多样。

4、本发明一种聚合物纳米纤维的收集装置中，子单元包括气源柱、收集底座与收集杆，气源柱的顶端与延伸座的底部相连接，延伸座的侧围与延伸杆的内端相连接，延伸杆的外端与收集杆的顶端相连接，收集杆的底端与收集底座的顶面相连接，收集杆为柔性结构，收集杆与气源柱内设置的多个吹气单元正对设置，使用时，纳米纤维直接喷射在收集杆上以进行收集，改变收集杆的形状便可以改变纳米纤维的形成状态，不仅可以丰富产品样貌，而且可以提高收集效率，避免堆积，本设计中在收集的过程中，根据需要对吹气单元的风力大小以及风向进行调整，如吹风、吸风等，以对收集杆的形状进行多种调整，从而获取更多形态的纳米纤维。因此，本发明的可调性较强，收集效率较高，产品形式多样。

5、本发明一种聚合物纳米纤维的收集装置中，收集底座内开设有底部滑槽与气源柱底部、收集杆底端进行滑动配合，同时，延伸杆沿延伸座内开设的延伸滑槽滑动配合，该设计能够实现收集杆的水平移动，以调整收集杆与装料源部的间距，获取更多形态的纳米纤维。因此，本发明的可调性较强，产品形态多样。

6、本发明一种聚合物纳米纤维的收集装置中，气源柱上近气源柱、收集底座交接处的部位与导风底弧片的高端相连接，导风底弧片的低端延伸至收集底座的顶面上，同时，延伸杆上位于气源柱、收集杆之间部位的底部与导风顶弧片的高端相连接，导风顶弧片的低端穿经滑杆空腔后延伸至气源柱的外部，使用时，导风底弧片、导风顶弧片相互协作，能对吹气单元向收集杆进行的吹风、吸风进行引导，确保风力效果的正常发挥，从而确保对收集杆形态进行可靠调整，以生产出各种满足需求的纳米纤维。因此，本发明的可靠性较高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中子单元的结构示意图。

图3是图1中测温传感器的结构示意图。

图4是图3中斜滑板的俯视图。

图中：基座1、顶面盖2、加热座21、活动管22、驱动转轴3、轴内腔31、装料源部4、外壳层41、外壳腔42、盛料腔43、收集装置5、子单元51、收集杆52、杆滑座521、气源柱53、收集底座54、底部滑槽541、延伸座55、延伸滑槽551、延伸杆56、导风顶弧片561、吹气单元57、吹气管571、吹气座572、导风底弧片58、滑杆座59、滑杆空腔591、测温传感器6、金属外壳61、输入电源线62、输出电源线63、输入导电片64、输出导电片65、斜滑板66、板洞661、导电滚球67、蜡块68、绝缘座69、底轴座7、座气道71、感温外壳8、喷嘴9。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图4，一种聚合物纳米纤维的收集装置，包括装料源部4、驱动转轴3与收集装置5，所述装料源部4与喷嘴9相通，装料源部4的底部与驱动转轴3相连接，装料源部4的四周设置有收集装置5；

所述收集装置5包括多个相互平行的子单元51，所有的子单元51都以装料源部4为圆心沿同一圆周均匀设置，子单元51的底部与基座1的顶面相连接，基座1顶面上所连接的驱动转轴3的顶端与装料源部4的底部相连接，装料源部4上设置的喷嘴9与子单元51中的收集杆55正对设置，且收集杆52为柔性结构；所述基座1的内部设置有一个感温外壳8，该感温外壳8的外壁位于收集装置5的内部，感温外壳8的内部设置有测温传感器6，该测温传感器6与信号发射器、电源位于同一个电路回路中，且信号发射器与主控室进行信号连接；

所述测温传感器6包括金属外壳61、输入电源线62、输出电源线63、输入导电片64、输出导电片65、斜滑板66、导电滚球67与蜡块68，所述斜滑板66的右端与金属外壳61的右侧壁相连接，斜滑板66的左端与金属外壳61的左侧壁相连接，斜滑板66的右端高于其左端设置，斜滑板66的顶面上近其右端的部位与导电滚球67的底部相接触，导电滚球67的顶部通过蜡块68与金属外壳61的顶壁相连接，斜滑板66的中部开设有板洞661，该板洞661的直径大于导电滚球67的直径，板洞661的正下方设置有输入导电片64、输出导电片65，输入导电片64、输出导电片65的顶端间距大于输入导电片64、输出导电片65的底端间距，输入导电片64、输出导电片65的底端间距小于导电滚球67的直径，输入导电片64经输入电源线62与信号发射器电路连接，输出导电片65经输出电源线63与电源电路连接。

所述输入导电片64、输出导电片65的底端与绝缘座69的顶面固定连接，绝缘座69的底面与金属外壳61的底壁相连接。

所述输出导电片65的长度大于输入导电片64的长度，且输出导电片65的顶端高于输入导电片64的顶端。

所述子单元51包括气源柱53、收集底座54与收集杆52，所述气源柱53的底端与收集底座54的顶面垂直连接，收集底座54的底面与基座1的顶面相连接，气源柱53的顶端与延伸座55的底部相连接，延伸座55的侧围与延伸杆56的内端相连接，延伸杆56的外端与收集杆52的顶端相连接，收集杆52的底端与收集底座54的顶面相连接，收集杆52与气源柱53内设置的多个吹气单元57正对设置。

所述收集杆52为软绳、塑料薄膜、线束或柔性网。

所述吹气单元57包括吹气管571与吹气座572，所述吹气管571嵌入吹气座572的内部，吹气座572的外壁嵌入气源柱53的内部，多个吹气座572在气源柱53内由上至下依次排列。

所述收集底座54的内部开设有底部滑槽541，该底部滑槽541与位于其内部的气源柱53底部、收集杆52底端进行滑动配合；所述延伸座55的内部开设有延伸滑槽551，该延伸滑槽551与位于其内部的延伸杆56滑动配合。

所述收集杆52的底端与杆滑座521的顶部相连接，杆滑座521的底部沿底部滑槽541滑动配合。

所述气源柱53上近气源柱53、收集底座54交接处的部位与导风底弧片58的高端相连接，导风底弧片58的低端延伸至收集底座54的顶面上，导风底弧片58位于气源柱53、收集杆52之间，且导风底弧片58为下凹结构。

所述延伸座55经滑杆座59与气源柱53的顶端相连接，滑杆座59的内部开设有滑杆空腔591；所述延伸杆56上位于气源柱53、收集杆52之间部位的底部与导风顶弧片561的高端相连接，导风顶弧片561的低端穿经滑杆空腔591后延伸至气源柱53的外部，导风顶弧片561低端、气源柱53的水平间距小于导风顶弧片561低端、收集杆52的水平间距，且导风顶弧片561为上凸结构。

所述装料源部4包括外壳层41、外壳腔42与盛料腔43，外壳腔42夹于外壳层41、盛料腔43之间，外壳腔42内设置有喷嘴9以导通盛料腔43与外部空间，外壳腔42、盛料腔43的顶部与同一个顶面盖2进行密封配合，外壳腔42的底部设置有底轴座7，该底轴座7与插入其内部的驱动转轴3的顶端相连接，驱动转轴3的底端依次穿经外壳层41、基座1后下延伸至基座1的正下方；所述驱动转轴3为中空结构，驱动转轴3的轴内腔31经底轴座7内开设的座气道71后与外壳腔42相通；所述顶面盖2内设置有加热座21与活动管22。

使用时，顶面盖2、底轴座7内的热源对装料源部4加热，使装料源部4内部的聚合物成为熔融状态，并得到熔融液体，熔融液体具有一定的表面张力且分子缠结处于一个合理范围，当驱动转轴3带动装料源部4作高速回转运动时，聚合物的熔融液体在喷嘴9处形成泰勒锥，当离心力大于黏弹力和表面张力时，熔融液体被拉伸以形成纳米纤维，并射在收集装置5上以方便收集。收集时，根据需要对吹气单元57的风力大小以及风向进行调整，如吹风、吸风等，以对收集杆52的形状进行多种调整，从而获取更多形态的纳米纤维，进而满足更广泛的产品需求，此外，在纳米纤维的生成过程中，测温传感器6经感温外壳8直接监测装料源部4附近的温度，一旦温度超过设定温度，升温之后的金属外壳61会升高蜡块68的温度，蜡块68逐渐软化，直至失去与金属外壳61之间的粘接力，导电滚球67沿斜滑板66向下滚动，直至从板洞661中落下，并卡在输入导电片64、输出导电片65之间，使得输入电源线62、输入导电片64、导电滚球67、输出导电片65、输出电源线63之间的电路导通，从而导通测温传感器6、信号发射器、电源所在的电路回路，再由信号发射器发信号给主控室以停止运行，确保生产的顺利进行。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (10)

1.一种聚合物纳米纤维的收集装置，包括装料源部（4）、驱动转轴（3）与收集装置（5），所述装料源部（4）与喷嘴（9）相通，装料源部（4）的底部与驱动转轴（3）相连接，装料源部（4）的四周设置有收集装置（5），其特征在于：

所述收集装置（5）包括多个相互平行的子单元（51），所有的子单元（51）都以装料源部（4）为圆心沿同一圆周均匀设置，子单元（51）的底部与基座（1）的顶面相连接，基座（1）顶面上所连接的驱动转轴（3）的顶端与装料源部（4）的底部相连接，装料源部（4）上设置的喷嘴（9）与子单元（51）中的收集杆（52）正对设置，且收集杆（52）为柔性结构；所述基座（1）的内部设置有一个感温外壳（8），该感温外壳（8）的外壁位于收集装置（5）的内部，感温外壳（8）的内部设置有测温传感器（6），该测温传感器（6）与信号发射器、电源位于同一个电路回路中，且信号发射器与主控室进行信号连接；

所述测温传感器（6）包括金属外壳（61）、输入电源线（62）、输出电源线（63）、输入导电片（64）、输出导电片（65）、斜滑板（66）、导电滚球（67）与蜡块（68），所述斜滑板（66）的右端与金属外壳（61）的右侧壁相连接，斜滑板（66）的左端与金属外壳（61）的左侧壁相连接，斜滑板（66）的右端高于其左端设置，斜滑板（66）的顶面上近其右端的部位与导电滚球（67）的底部相接触，导电滚球（67）的顶部通过蜡块（68）与金属外壳（61）的顶壁相连接，斜滑板（66）的中部开设有板洞（661），该板洞（661）的直径大于导电滚球（67）的直径，板洞（661）的正下方设置有输入导电片（64）、输出导电片（65），输入导电片（64）、输出导电片（65）的顶端间距大于输入导电片（64）、输出导电片（65）的底端间距，输入导电片（64）、输出导电片（65）的底端间距小于导电滚球（67）的直径，输入导电片（64）经输入电源线（62）与信号发射器电路连接，输出导电片（65）经输出电源线（63）与电源电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物纳米纤维的收集装置，其特征在于：所述输入导电片（64）、输出导电片（65）的底端与绝缘座（69）的顶面固定连接，绝缘座（69）的底面与金属外壳（61）的底壁相连接。

3.根据权利要求1所述的一种聚合物纳米纤维的收集装置，其特征在于：所述输出导电片（65）的长度大于输入导电片（64）的长度，且输出导电片（65）的顶端高于输入导电片（64）的顶端。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种聚合物纳米纤维的收集装置，其特征在于：所述子单元（51）包括气源柱（53）、收集底座（54）与收集杆（52），所述气源柱（53）的底端与收集底座（54）的顶面垂直连接，收集底座（54）的底面与基座（1）的顶面相连接，气源柱（53）的顶端与延伸座（55）的底部相连接，延伸座（55）的侧围与延伸杆（56）的内端相连接，延伸杆（56）的外端与收集杆（52）的顶端相连接，收集杆（52）的底端与收集底座（54）的顶面相连接，收集杆（52）与气源柱（53）内设置的多个吹气单元（57）正对设置。

5.根据权利要求4所述的一种聚合物纳米纤维的收集装置，其特征在于：所述收集杆（52）为软绳、塑料薄膜、线束或柔性网。

6.根据权利要求4所述的一种聚合物纳米纤维的收集装置，其特征在于：所述吹气单元（57）包括吹气管（571）与吹气座（572），所述吹气管（571）嵌入吹气座（572）的内部，吹气座（572）的外壁嵌入气源柱（53）的内部，多个吹气座（572）在气源柱（53）内由上至下依次排列。

7.根据权利要求4所述的一种聚合物纳米纤维的收集装置，其特征在于：所述收集底座（54）的内部开设有底部滑槽（541），该底部滑槽（541）与位于其内部的气源柱（53）底部、收集杆（52）底端进行滑动配合；所述延伸座（55）的内部开设有延伸滑槽（551），该延伸滑槽（551）与位于其内部的延伸杆（56）滑动配合。

8.根据权利要求7所述的一种聚合物纳米纤维的收集装置，其特征在于：所述收集杆（52）的底端与杆滑座（521）的顶部相连接，杆滑座（521）的底部沿底部滑槽（541）滑动配合。

9.根据权利要求4所述的一种聚合物纳米纤维的收集装置，其特征在于：所述气源柱（53）上近气源柱（53）、收集底座（54）交接处的部位与导风底弧片（58）的高端相连接，导风底弧片（58）的低端延伸至收集底座（54）的顶面上，导风底弧片（58）位于气源柱（53）、收集杆（52）之间，且导风底弧片（58）为下凹结构。

10.根据权利要求4所述的一种聚合物纳米纤维的收集装置，其特征在于：所述延伸座（55）经滑杆座（59）与气源柱（53）的顶端相连接，滑杆座（59）的内部开设有滑杆空腔（591）；所述延伸杆（56）上位于气源柱（53）、收集杆（52）之间部位的底部与导风顶弧片（561）的高端相连接，导风顶弧片（561）的低端穿经滑杆空腔（591）后延伸至气源柱（53）的外部，导风顶弧片（561）低端、气源柱（53）的水平间距小于导风顶弧片（561）低端、收集杆（52）的水平间距，且导风顶弧片（561）为上凸结构。