CN201648580U - 一种多场作用下的静电纺丝装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种多场作用下的静电纺丝装置，包括原料输送装置、振动发生装置和磁场发生装置；所述的原料输送装置连接在喷丝模头的侧面；所述的振动发生装置安装在喷丝模头盖板上；所述的磁场发生装置环绕安装在喷丝头的下部，并位于接收板上方。本实用新型不仅实现了对粘性较大和近乎绝缘的聚合物熔体或溶液的静电纺丝，而且解决了静电纺丝过程中射流运动的不稳定和丝的接受控制的技术问题，从而能纺出比现有静电纺纤维更细的纳米纤维。

Description

一种多场作用下的静电纺丝装置
技术领域
本实用新型涉及静电纺丝领域，特别是涉及一种多场作用下的静电纺丝装置。
背景技术
目前，世界各国的生产企业普遍使用的静电纺丝装置主要是单喷头式或多喷头式自上而下的纺丝装置，如图1所示，它主要是利用电场力的作用，将聚合物溶液或熔体从毛细管口处抽出形成射流，经过摆动、蒸发、细发过程，最终得到纳米级的超细纤维。这种自上而下的纺丝装置的主要缺点在于：1)、在纺制粘性较大或近乎绝缘的聚合物熔体或溶液时，难以克服表面张力形成喷射细流；2)、纺丝细度已达到极限，很难再获得更细的纤维了；3)、在喷丝过程中，由于喷丝口和接收板之间存在电场，使得喷射细流的运动受到干扰，出现了图2所示的泰勒锥，使得单纤维的收集困难。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多场作用下的静电纺丝装置，用以能纺出比现有静电纺纤维更细的纳米纤维，实现对粘性较大或近乎绝缘的聚合物熔体或溶液进行静电纺丝，并改善喷丝射流运动的螺旋不稳定性问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多场作用下的静电纺丝装置，包括喷丝模头、喷丝模头盖板、喷丝头、高压供电装置和接收板；所述的喷丝模头盖板盖在所述的喷丝模头上端；所述的喷丝模头下方连有所述的喷丝头；所述的喷丝头下方设有所述的接收板；所述的高压供电装置通过高压电源线与所述的喷丝头连接，所述的静电纺丝装置还包括原料输送装置、振动发生装置和磁场发生装置；所述的原料输送装置连接在所述的喷丝模头的侧面；所述的振动发生装置通过增幅杆穿过喷丝模头盖板与喷丝模头中的活塞相连；所述的磁场发生装置环绕安装在所述的喷丝头的下部，并位于所述的接收板上方。
所述的多场作用下的静电纺丝装置的原料输送装置包括料桶、原料输送管和单向阀；所述的料桶通过原料输送管与所述的喷丝模头相连，并且所述的料桶的最底端高于所述的喷丝模头盖板所处的位置；所述的单向阀安装在所述的原料输送管上。
所述的多场作用下的静电纺丝装置的振动发生装置包括振动发生器和增幅杆；所述的增幅杆上端连接有所述的振动发生器，下端穿过所述的喷丝模头盖板与所述的活塞相连。
所述的增幅杆通过内六角螺钉与所述的活塞相连，并通过销钉固定。
所述的活塞上带有3～6个活塞环。
所述的多场作用下的静电纺丝装置的磁场发生装置包括相互连接的励磁电源和励磁线圈；所述的磁场发生装置还设有与所述的励磁线圈连接的电流换向开关和调节所述的励磁线圈垂直位置的装置。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：通过在喷丝模头盖板上安装一个振动发生装置和在喷丝头外部增加一个电磁场，可以实现纺制更细的纳米纤维的要求，还可以实现对粘性较大和近乎绝缘的聚合物熔体或溶液的静电纺丝，摆脱传统静电纺对原料的限制，并且能有效控制单纤维的接受位置和范围，因此，本实用新型能够进一步满足大规模工业化生产的要求，并且结构简单，操作方便。
附图说明
图1是现有技术中静电纺丝设备示意图；
图2是现有技术中静电纺丝喷射细流运动过程中出现泰勒锥示意图；
图3是本实用新型的示意图；
图4是本实用新型带有磁场静电喷丝射流受力分析示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，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。
本实用新型的实施方式涉及一种多场作用下的静电纺丝装置，它能够在电场、磁场、机械振动场作用下纺出比现有静电纺纤维更细的纳米纤维。如图3所示，包括喷丝模头122、喷丝模头盖板121、喷丝头123、高压供电装置124和接收板47；所述的喷丝模头盖板121盖在所述的喷丝模头122上端；所述的喷丝模头122下方连有所述的喷丝头123；所述的喷丝头123下方设有所述的接收板47；所述的高压供电装置124通过高压电源线与所述的喷丝头123连接，所述的静电纺丝装置还包括原料输送装置4、振动发生装置5和磁场发生装置6；所述的原料输送装置4连接在所述的喷丝模头122的侧面；所述的振动发生装置5通过增幅杆8穿过所述的喷丝模头盖板121与喷丝模头122中的活塞10相连；所述的磁场发生装置6环绕安装在所述的喷丝头123的下部，并位于所述的接收板47上方。
所述的多场作用下的静电纺丝装置的原料输送装置4包括料桶1、原料输送管2和单向阀3。聚合物熔体或溶液在料桶1中通过原料输送管2导入喷丝模头122内，原料输送管2上装有的单向阀3，用来控制液体的流动方向，防止聚合物倒流，其中，料桶1的最底端要高于喷丝模头盖板121的位置，以保证液体连续流进喷丝模头内。
所述的多场作用下的静电纺丝装置的振动发生装置5包括振动发生器7和增幅杆8。增幅杆8上端连接有振动发生器7，下端穿过喷丝模头盖板121与位于喷丝模头122中的活塞10相连。其中，增幅杆8通过内六角螺钉12与活塞10相连，销钉9穿过内六角螺钉12的螺柱及增幅杆8上的孔，用来防止内六角螺钉12松动而引起的增幅杆8与活塞10在振动过程中发生滑脱现象，活塞10上设置的3～6个活塞环11，起到密封活塞10与喷丝模头122内壁的作用，振动发生器7的频率一般为1～108Hz，通过调节振动发生器7的频率，可以控制活塞10的速度。
所述的多场作用下的静电纺丝装置的磁场发生装置6包括相互连接的励磁电源46和励磁线圈45。由于高压电源线将高压供电装置124产生的高压加在喷丝头123上，其电压的可调范围为1～1000KV，接收板47通过接地电源线接地，这样在喷丝头123与接收板47之间形成一个电场，喷射细流在喷丝头123形成如图2所示的泰勒锥，并在锥顶喷射出一条直线型的射流，由于受到电场力的干扰作用，射流摆动的幅度越来越大。此时，励磁线圈45通电，可产生纵向磁场，使得呈螺旋摆动的带电射流受到指向平衡中心的安培力，如图4所示，使得射流的摆动产生明显收缩，变得稳定，使得摆动半径减小。其中，磁场发生装置6设有与励磁线圈45连接的电流换向开关，通过控制励磁电流的方向来控制产生的磁场方向，从而控制安培力的方向，使安培力始终指向平衡轴。该磁场发生装置6还设有调节励磁线圈45垂直位置的装置，该调节装置通常采用常用的螺纹调节或滑轨滑槽等结构。通过调节励磁线圈45在喷丝头外的垂直位置，可以控制产生磁场的分布情况，从而使纺丝轨迹达到最稳定状态，以及控制纺制的纤维在接收板47的接收位置和范围。
不难发现，通过在喷丝模头盖板上安装一个振动发生装置和在喷丝头外部增加一个电磁场，可以实现纺制更细的纳米纤维的要求，还可以实现对粘性较大和近乎绝缘的聚合物熔体或溶液的静电纺丝，摆脱传统静电纺对原料的限制，并且能有效控制单纤维的接收位置和范围，因此，本实用新型能够进一步满足大规模工业化生产的要求，并且结构简单，操作方便。

Claims (6)

1.一种多场作用下的静电纺丝装置，包括喷丝模头(122)、喷丝模头盖板(121)、喷丝头(123)、高压供电装置(124)和接收板(47)；所述的喷丝模头盖板(121)盖在所述的喷丝模头(122)上端；所述的喷丝模头(122)下方连有所述的喷丝头(123)；所述的喷丝头(123)下方设有所述的接收板(47)；所述的高压供电装置(124)通过高压电源线与所述的喷丝头(123)连接，其特征在于，所述的静电纺丝装置还包括原料输送装置(4)、振动发生装置(5)和磁场发生装置(6)；所述的原料输送装置(4)连接在所述的喷丝模头(122)的侧面；所述的振动发生装置(5)通过增幅杆(8)穿过所述的喷丝模头盖板(121)与喷丝模头(122)中的活塞(10)相连；所述的磁场发生装置(6)环绕安装在所述的喷丝头(123)的下部，并位于所述的接收板(47)上方。
2.根据权利要求1所述的多场作用下的静电纺丝装置，其特征在于，所述的原料输送装置(4)包括料桶(1)、原料输送管(2)和单向阀(3)；所述的料桶(1)通过原料输送管(2)与所述的喷丝模头(122)相连，并且所述的料桶(1)的最底端高于所述的喷丝模头盖板(121)所处的位置；所述的单向阀(3)安装在所述的原料输送管(2)上。
3.根据权利要求1所述的多场作用下的静电纺丝装置，其特征在于，所述的振动发生装置(5)包括振动发生器(7)和增幅杆(8)；所述的增幅杆(8)上端连接有所述的振动发生器(7)，下端穿过所述的喷丝模头盖板(121)与所述的活塞(10)相连。
4.根据权利要求3所述的多场作用下的静电纺丝装置，其特征在于，所述的增幅杆(8)通过内六角螺钉(12)与所述的活塞(10)相连，并通过销钉(9)固定。
5.根据权利要求3所述的多场作用下的静电纺丝装置，其特征在于，所述的活塞上(10)带有3～6个活塞环(11)。
6.根据权利要求1所述的多场作用下的静电纺丝装置，其特征在于，所述的磁场发生装置(6)包括相互连接的励磁电源(46)和励磁线圈(45)；所述的磁场发生装置(6)还设有与所述的励磁线圈(45)连接的电流换向开关和调节所述的励磁线圈(45)垂直位置的装置。
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