CN110592688A - 一种圆柱静电纺丝装置 - Google Patents

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牛萍娟
宁平凡
李天童
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Abstract

本发明公开了一种圆柱静电纺丝装置，包括：环形接收板、高压电源、圆柱喷头、活塞、动力装置、中心电极，所述环形接收板套入圆柱喷头，所述圆柱喷头位于整个装置的中心，所述活塞与所述动力装置连接，所述中心电极贯穿圆柱喷头，所述高压电源与所述环形接收板和中心电极连接。圆柱喷头位于包括环形接收板中心，中心电极位于圆柱喷头中心。本发明的一种圆柱静电纺丝装置能提高纳米纤维生产率，解决纺丝溶液易变质问题。

Description

一种圆柱静电纺丝装置
技术领域
本发明属于静电纺丝技术领域，涉及一种圆柱静电纺丝装置。
背景技术
纳米纤维具有纤维直径小、孔径小、比表面积高等特性，在空气净化、智能服装、超级电容器、电池隔膜、气凝胶等领域具有巨大的应用价值。目前常用的制备纳米纤维的方法有模板法、相分离法、海岛法以及静电纺丝法等，而随着纳米纤维应用领域的扩展，采用静电纺丝法制备纳米纤维具有设备简单、原材料广泛、可控性好等优势，因而成为大规模制备纳米纤维材料的首选方法。
传统针式静电纺丝生产效率极低，限制了静电纺丝纳米纤维产业化应用；增加针头个数可以提高静电纺丝产量，但针头间距的限制会造成设备体积庞大，而且针头间存在的电场干扰会影响纤维形貌的均匀性；纺丝针头易堵塞，不易清洗。因此，基于自由表面自组织的无针静电纺丝技术应用而生，具有较高的生产效率，是静电纺丝工业化的研究热点。
发明内容
本发明提出一种圆柱静电纺丝装置，采用圆柱喷头代替传统注射型喷头，相比传统单射流有针纺丝，不仅解决了产量低和针头易堵塞的问题，同时可以实现纺丝液的均匀即时供料。该装置结构简单、可控性强、生产效率高，适合于溶液的大批量静电纺丝。
一种圆柱静电纺丝装置，其特征在于，包括：环形接收板、高压电源、圆柱喷头、活塞、动力装置、中心电极，所述环形接收板套入圆柱喷头，所述圆柱喷头位于整个装置的中心，所述活塞与所述动力装置连接，所述中心电极贯穿圆柱喷头，所述高压电源与所述环形接收板和中心电极连接。
优选的，所述环形接收板是外半径15cm，内半径14cm的空心圆柱体，高度为14cm.所述环形接收板的外壁接入所述高压电源负极。
优选的，所述高压电源是可以调节的，调节范围为10kV-60kV，其正极接入所述圆柱喷头。
优选的所述圆柱喷头半径为5cm，高为10cm，侧面分布32个孔，孔径为1.68mm，一共分为4层，每一层每隔45°分布一个空。所述的圆柱喷头分为三部分，分别是所述活塞运动区、溶液存放区、所述中心电极。述活塞和动力装置连接在一起。所述动力装置可以控制所述活塞前进和后退速度。所述中心电极是半径为0.5cm的圆柱体。所述高压电源与所述中心电极底部相接。
本发明一种圆柱静电纺丝装置，其中活塞前进(或下降)速度是控制纺丝溶液的供料速率。
本发明提出一种圆柱静电纺丝装置，其优点在于圆柱喷头替代原来针头，溶液储存在喷头中，避免溶剂挥发对纺丝液浓度和纤维形貌的影响，还大大提高了纺丝效率。通过调节高压电源输出值大小，改变电场分布强度，进而调控最终纤维直径和形貌。另外接收装置是一个闭合的形式，防止材料浪费。
附图说明
图1是本发明一种圆柱静电纺丝装置总体结构示意图。
图2是图1所示圆柱静电纺丝装置主要结构示意图。
附图标记如下：
1-环形接收板，2-中心电极，3-圆柱喷头，4-活塞，5-溶液，6-喷孔，7-动力装置，8-高压电源。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的一种圆柱静电纺丝装置，如图1和图2所示，包括环形接收板1，中心电极2，圆柱喷头3，活塞4，溶液5，喷孔6，动力装置7，高压电源8。其中环形接收板1接高压电源8低压，中心电极2接高压电源8高压；活塞4与动力装置7组装一起，圆柱喷头3放入溶液后与活塞4组装一起。圆柱喷头3位于包括环形接收板1中心，中心电极2位于圆柱喷头3中心。
具体地，圆柱喷头3外壁有32个喷孔6，一共分为4层，每一层有8个，分别相差45°角。每一方位每隔2cm一个喷孔6。通过动力装置7调节活塞4位置，圆柱喷头3装入溶液后，调节活塞4使溶液将从喷孔6流出为止。调节高压电源8，调节动力装置7，使溶液发生喷射。
以上对本发明所提供的一种圆柱静电纺丝装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种圆柱静电纺丝装置，其特征在于，包括：环形接收板、高压电源、圆柱喷头、活塞、动力装置、中心电极，所述环形接收板套入圆柱喷头，所述圆柱喷头位于整个装置的中心，所述活塞与所述动力装置连接，所述中心电极贯穿圆柱喷头，所述高压电源与所述环形接收板和中心电极连接。
2.根据权利要求1所述的圆柱静电纺丝装置，其特征在于，所述环形接收板是外半径15cm，内半径14cm的空心圆柱体，高度为14cm.所述环形接收板的外壁接入所述高压电源负极。
3.根据权利要求2所述的圆柱静电纺丝装置，其特征在于，所述高压电源是可以调节的，调节范围为10kV-60kV，其正极接入所述圆柱喷头。
4.根据权利要求3所述的圆柱静电纺丝装置，其特征在于，所述圆柱喷头半径为5cm，高为10cm，侧面分布32个孔，孔径为1.68mm，一共分为4层，每一层每隔45°分布一个空。所述的圆柱喷头分为三部分，分别是所述活塞运动区、溶液存放区、所述中心电极。
5.根据权利要求4所述的圆柱静电纺丝装置，其特征在于，所述活塞和动力装置连接在一起。所述动力装置可以控制所述活塞前进和后退速度。
6.根据权利要求4所述的圆柱静电纺丝装置，其特征在于，所述中心电极是半径为0.5cm的圆柱体。所述高压电源与所述中心电极底部相接。
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