CN114606583A - 一种连续式离心静电纺丝装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续式离心静电纺丝装置，包括设备外壳以及设在设备外壳内的驱动模块、静电模块、纺丝模块和供液模块；纺丝模块包括转杯、针头和多个收集器，针头设在转杯的两端，多个收集器相互电连接并围绕在转杯的外周设置，针头的一端与转杯的内腔连通，针头的另一端朝向收集器设置，转杯为绝缘材料制成；供液模块用于对转杯提供静电纺丝溶液；通过改变施加静电的形式，将静电模块与供液模块相连，由此直接对供液模块中的静电纺丝溶液施加电压，当带电溶液滴落至转杯时，转杯的表面将会带上静电并形成电场，从而保证静电纺丝时电压的稳定，提高纺丝的稳定性，有效解决了因电压不稳定而影响纺丝稳定性的问题。

Description

一种连续式离心静电纺丝装置
技术领域
本发明涉及静电纺丝领域，尤其涉及一种连续式离心静电纺丝装置。
背景技术
离心纺丝技术是近几年发展起来的制备纳米纤维的新技术，其纺丝效率极高，应用前景广。目前制备纳米纤维的方法众多，有自组装法、熔喷法、拉伸法、相分离法、静电纺丝法和离心纺丝法等，其中生产效率较高的方法有静电纺丝法和离心纺丝法，静电纺丝法稳定性好，适用范围广，与其他方法相比产量相对较高，但仍不足以进行大规模工业化生产；离心纺丝法虽然产量极高，但稳定性差，适用范围小，也难以进行工业化应用。相比这两种方法，离心静电纺丝技术结合以上两种技术的优点，同时保证生产效率和稳定性，适用性更广，产业化潜力巨大。
现有的离心静电纺丝装置是通过各种形式直接给转子施加电压，由于转子会通过传动装置与外壳相连，而外壳接地，因此这种方法会影响纺丝质量。
为了解决以上问题，中国发明专利专利CN108893791B是将静电发生器与环绕在转子外侧的滑盘相连实现静电的传递，但其转子与旋转轴相连，而旋转轴与驱动电机相连并接地，因此纺丝过程中滑盘的电压不稳定，这样会极大地影响纺丝的稳定性。
中国发明公开CN 110965137A是通过碳刷进行供电，并且通过皮带传动的形式能够避免静电流失，解决了影响纺丝稳定性的问题，但是由于纺丝过程中转子需要进行高速转动，转速可达每分钟数千转至数万转，这样会使得碳刷摩擦产生大量热量，从而极大地影响碳刷寿命，碳刷需要不定期更换，影响设备的正常运行。
另外，上述文献的离心静电纺丝装置都没有对环境因素进行控制，设备纺丝稳定性受环境影响巨大。其中，环境温湿度是影响纺丝结果的一个重要因素，在冬季、雨季时，低温高湿的环境极易导致纺丝时溶剂挥发的不完全，从而导致纺丝失败。
发明内容
本发明的目的在于提出一种连续式离心静电纺丝装置，以解决上述背景技术中存在的一个或多个技术问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种连续式离心静电纺丝装置，包括设备外壳以及设在所述设备外壳内的驱动模块、静电模块、纺丝模块和供液模块；
所述纺丝模块包括转杯、针头和多个收集器，所述针头设在所述转杯的两端，多个收集器相互电连接并围绕在所述转杯的外周设置，所述针头的一端与所述转杯的内腔连通，所述针头的另一端朝向所述收集器设置，所述转杯为绝缘材料制成；
所述供液模块用于对所述转杯提供静电纺丝溶液；
所述静电模块用于对所述供液模块中的静电纺丝溶液施加0～30kV范围的正电压；以及用于对每个所述收集器提供0～-30kV范围的负电压；
所述驱动模块用于驱动所述转杯及所述针头的转动。
优选的，还包括工业热风机，所述工业热风机通过风管与所述设备外壳的内腔连通。
优选的，所述纺丝模块还包括收集台，多个所述收集器均设在所述收集台上。
优选的，所述驱动模块包括驱动电机和底座，所述底座设在所述收集台的底部，所述驱动电机设在所述底座内，所述收集台的中心开设有圆孔，所述驱动电机的输出端穿过所述圆孔并与所述转杯连接。
优选的，所述驱动电机为可变频调速电机。
优选的，所述供液模块包括供液泵和供液管，所述供液泵的输出端通过所述供液管与所述转杯连通。
优选的，所述供液模块还包括储液罐，所述储液罐与所述供液泵的输入端连通。
优选的，所述静电模块包括正电压电源和负电压电源，所述正电压电源的正极输出端与所述供液泵电连接，所述负电压电源的负极输出端通过电极丝与收集器电连接，所述正电压电源的负极输出端以及所述负电压电源的正极输出端均接地。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过改变施加静电的形式，将静电模块与供液模块相连，由此直接对供液模块中的静电纺丝溶液施加电压，当带电溶液滴落至转杯时，转杯的表面将会带上静电并形成电场，从而保证静电纺丝时电压的稳定，提高纺丝的稳定性，有效解决了因电压不稳定而影响纺丝稳定性的问题。同时也解决了现有技术中通过碳刷进行供电导致设备需要不定期维修的问题。
附图说明
附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明其中一个实施例的整体结构示意图。
其中：工业热风机1、底座2、驱动电机3、转杯4、针头5、负电压电源6、供液泵7、储液罐8、供液管9、正电压电源10、收集器11、设备外壳12、收集台13。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例的一种连续式离心静电纺丝装置，参考附图1，包括设备外壳12以及设在设备外壳12内的驱动模块、静电模块、纺丝模块和供液模块；
纺丝模块包括转杯4、针头5和多个收集器11，针头5设在转杯4的两端，多个收集器11相互电连接并围绕在转杯4的周围设置，针头5的一端与转杯4的内腔连通，针头5的另一端朝向收集器11设置，转杯4为绝缘材料制成；
供液模块用于对转杯4提供静电纺丝溶液；
静电模块用于对供液模块中的静电纺丝溶液施加0～30kV范围的正电压；以及用于对每个收集器11提供0～-30kV范围的负电压；
驱动模块用于驱动转杯4及针头5的转动。
由此，本实施例通过改变施加静电的形式，对供液模块中的静电纺丝溶液施加电压，使得当带电溶液滴落至转杯4时，转杯4的表面将会带上静电并形成电场，采用绝缘材料制成的转杯4，使得静电不会传递至驱动模块，从而保证静电纺丝时电压的稳定，提高纺丝的稳定性，有效解决了因电压不稳定而影响纺丝稳定性的问题。同时也解决了现有技术中通过碳刷进行供电导致设备需要不定期维修的问题。
优选的，还包括工业热风机1，工业热风机1通过风管与设备外壳12的内腔连通。由此，通过设置工业热风机1，在静电纺丝的过程中，通过将工业热风机1产生的热风送至设备外壳12的内腔，从而调节设备外壳12控制内腔的温度及湿度，保证了纺丝模块的正常工作。解决了现有静电纺丝装置在低温高湿的环境极易导致纺丝时溶剂挥发的不完全，从而导致纺丝失败的问题。
优选的，纺丝模块还包括收集台13，多个收集器11均设在收集台13上。收集台13用于固定多个收集器11，使得静电纺丝形成的纤维会粘附在收集器11上以实现纤维的收集。并实现了多个收集器11围绕在转杯4的周围设置。
优选的，驱动模块包括驱动电机3和底座2，底座2设在收集台13的底部，驱动电机3设在底座2内，收集台13的中心开设有圆孔，驱动电机3的输出端穿过圆孔并与转杯4连接。由此，通过驱动电机3与转杯4连接，从而带动转杯4转动以实现离心静电纺丝的操作。
进一步的，驱动电机3为可变频调速电机。由此，可根据静电纺丝的实际使用要求来调节驱动电机3的转速，来调节转杯4转动的转速。
优选的，供液模块包括供液泵7和供液管9，供液泵7的输出端通过供液管9与转杯4连通。供液泵7用于使静电纺丝溶液通过供液管9流动至转杯4中，实现离心静电纺丝的操作。
进一步的，供液模块还包括储液罐8，储液罐8与供液泵7的输入端连通。储液罐8用于存储静电纺丝溶液。
优选的，静电模块包括正电压电源10和负电压电源6，正电压电源10的正极输出端与供液泵7电连接，负电压电源6的负极输出端通过电极丝与收集器11电连接，正电压电源10的负极输出端以及负电压电源6的正极输出端均接地。其中，正电压电源10能够提供0～30kV范围的正电压，负电压电源6能够提供0～-30kV范围的负电压，由此可根据静电纺丝的要求来调节供液泵7处即接收器处的电压值。
本实施例的工作原理为：正电压电源10与供液泵7电连接，由此在静电纺丝过程中正电压电源10直接对供液泵7的静电溶液施加电压，使静电纺丝溶液带电，当带电的静电纺丝溶液从供液管9滴落至转杯4时，转杯4的表面将会带上静电并形成电场，由于转杯4是绝缘材料，因此静电不会通过驱动电机3流出，由此，保证静电纺丝时电压的稳定，从而提高纺丝稳定性。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种连续式离心静电纺丝装置，其特征在于，包括设备外壳以及设在所述设备外壳内的驱动模块、静电模块、纺丝模块和供液模块；
所述纺丝模块包括转杯、针头和多个收集器，所述针头设在所述转杯的两端，多个收集器相互电连接并围绕在所述转杯的外周设置，所述针头的一端与所述转杯的内腔连通，所述针头的另一端朝向所述收集器设置，所述转杯为绝缘材料制成；
所述供液模块用于对所述转杯提供静电纺丝溶液；
所述静电模块用于对所述供液模块中的静电纺丝溶液施加0～30kV范围的正电压；以及用于对每个所述收集器提供0～-30kV范围的负电压；
所述驱动模块用于驱动所述转杯及所述针头的转动。
2.根据权利要求1所述的一种连续式离心静电纺丝装置，其特征在于，还包括工业热风机，所述工业热风机通过风管与所述设备外壳的内腔连通。
3.根据权利要求1所述的一种连续式离心静电纺丝装置，其特征在于，所述纺丝模块还包括收集台，多个所述收集器均设在所述收集台上。
4.根据权利要求3所述的一种连续式离心静电纺丝装置，其特征在于，所述驱动模块包括驱动电机和底座，所述底座设在所述收集台的底部，所述驱动电机设在所述底座内，所述收集台的中心开设有圆孔，所述驱动电机的输出端穿过所述圆孔并与所述转杯连接。
5.根据权利要求4所述的一种连续式离心静电纺丝装置，其特征在于，所述驱动电机为可变频调速电机。
6.根据权利要求1所述的一种连续式离心静电纺丝装置，其特征在于，所述供液模块包括供液泵和供液管，所述供液泵的输出端通过所述供液管与所述转杯连通。
7.根据权利要求6所述的一种连续式离心静电纺丝装置，其特征在于，所述供液模块还包括储液罐，所述储液罐与所述供液泵的输入端连通。
8.根据权利要求1所述的一种连续式离心静电纺丝装置，其特征在于，所述静电模块包括正电压电源和负电压电源，所述正电压电源的正极输出端与所述供液泵电连接，所述负电压电源的负极输出端通过电极丝与收集器电连接，所述正电压电源的负极输出端以及所述负电压电源的正极输出端均接地。
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