CN204898133U - 一种静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

一种静电纺丝装置，其包括接收板、与接收板连接的高压直流电源、用以贮存聚合物溶液的溶液槽、电动机及与电动机连接的喷丝装置，所述喷丝装置采用带有若干针尖的金属圆盘或金属丝网圆盘，所述金属圆盘或金属丝网圆盘置于溶液槽上且保证针尖接触到聚合物溶液。本实用新型采用带有针尖的圆盘或金属丝网圆盘作为喷丝装置，聚合物带电射流的产生是主动的过程，这种主动的过程克服了以前无针静电纺丝不稳定、不可控的缺点，使得纺丝过程容易并稳定的进行，解决了传统批量化生产过程可纺聚合物种类受限的缺点。

Description

一种静电纺丝装置

技术领域

本实用新型属于纺丝领域，尤其涉及一种能高效率高质量生产纳米纤维的静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝技术被认为是目前制备纳米纤维最直接、最简单的方法。通过静电纺丝工艺制备的纳米纤维具有高比表面积、高孔隙率、直径和厚度可控等优点，在再生医学、高性能过滤、能量储存、微纳米电子和光学器件等领域得到了广泛的应用。

然而，一直以来，静电纺丝技术低产量的特点很大制约了纳米纤维的广泛应用。为了提高纳米纤维的产量，研究者提出无针静电纺丝技术。对于无针静电纺技术来说，最重要的是产生足够多的聚合物带电射流。研究表明，当电压达到某个临界值时，纺丝液表面产生波动，从而产生射流。因此，射流的产生是不稳定的、不可控的过程，这造成了纺丝过程中需要很高的电压，得到的纳米纤维直径粗细不匀，可纺的聚合物种类受限等缺点。因此，如何在提高产量的同时保证纳米纤维的质量成为一直以来的难题。

针对上述现有技术中存在的技术问题，有必要提供一种高效率高质量生产纳米纤维的静电纺丝装置，以克服上述缺陷。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种高效率高质量生产纳米纤维的纺丝装置，用以解决传统批量化纺丝过程中纳米纤维直径粗细不匀，可纺聚合物种类受限的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种静电纺丝装置，其包括接收板、与接收板连接的高压直流电源、用以贮存聚合物溶液的溶液槽、电动机及与电动机连接的喷丝装置，所述喷丝装置采用带有若干针尖的金属圆盘或金属丝网圆盘，所述金属圆盘或金属丝网圆盘置于溶液槽上且保证针尖接触到聚合物溶液。

优选的，在上述静电纺丝装置中，若干所述针尖安装于圆盘表面形成一圈。

优选的，在上述静电纺丝装置中，若干所述针尖等间距排布。

优选的，在上述静电纺丝装置中，若干所述针尖为阵列排布，若干所述阵列排布的针尖安装于圆盘表面形成多圈。

优选的，在上述静电纺丝装置中，每一圈中的针尖等间距排布。

优选的，在上述静电纺丝装置中，相邻两圈之间等间距排布。

优选的，在上述静电纺丝装置中，每根所述针尖有相同的长度和直径。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述圆盘设有转轴，所述静电纺丝装置包括用以连接电动机与转轴的连接器。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果包括：

一种静电纺丝装置，其包括接收板、与接收板连接的高压直流电源、用以贮存聚合物溶液的溶液槽、电动机及与电动机连接的喷丝装置，所述喷丝装置采用带有若干针尖的金属圆盘或金属丝网圆盘，所述金属圆盘或金属丝网圆盘置于溶液槽上且保证针尖接触到聚合物溶液。该技术方案通过采用带有针尖的圆盘或金属丝网圆盘作为喷丝装置，聚合物带电射流的产生是主动的过程，这种主动的过程克服了以前无针静电纺丝不稳定、不可控的缺点，使得纺丝过程容易并稳定的进行，解决了传统批量化生产过程可纺聚合物种类受限的缺点。

若干所述针尖安装于圆盘表面形成一圈，若干所述针尖等间距排布。该技术方案保证了纳米纤维的均匀性。

若干所述针尖为阵列排布，若干所述阵列排布的针尖安装于圆盘表面形成多圈。每一圈中的针尖等间距排布。相邻两圈之间等间距排布。该技术方案保证了纳米纤维的均匀性。

每根所述针尖有相同的长度和直径。该技术方案保证了纳米纤维的均一性。

所述圆盘设有转轴，所述静电纺丝装置包括用以连接电动机与转轴的连接器。该技术方案保证了圆盘旋转的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本实用新型的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型静电纺丝装置的示意图；

图2是本实用新型静电纺丝装置中带有针尖的金属圆盘的示意图；

图3是本实用新型静电纺丝装置中带有针尖的金属丝网圆盘的示意图；

图4是本实用新型静电纺丝装置中接收板为金属板的示意图；

图5是本实用新型静电纺丝装置中接收板为滚筒的示意图。

其中：1、接收板；11、金属板；12、滚筒；2、高压直流电源；3、喷丝装置；31、金属圆盘；32、金属丝网圆盘；4、溶液槽；5、电动机。

具体实施方式

本实用新型公开了一种高效率高质量生产纳米纤维的纺丝装置，用以解决传统批量化纺丝过程中纳米纤维直径粗细不匀，可纺聚合物种类受限的技术问题，具体的，该静电纺丝装置通过采用带有针尖的圆盘或金属丝网圆盘作为喷丝装置，聚合物带电射流的产生是主动的过程，这种主动的过程克服了以前无针静电纺丝不稳定、不可控的缺点，使得纺丝过程容易并稳定的进行，解决了传统批量化生产过程可纺聚合物种类受限的缺点。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种静电纺丝装置，其包括接收板1、与接收板1连接的高压直流电源2、用以贮存聚合物溶液的溶液槽4、电动机5及与电动机5连接的喷丝装置3。

如图2及图3所示，喷丝装置3采用带有若干针尖的金属圆盘31或金属丝网圆盘32，金属圆盘31或金属丝网圆盘32置于溶液槽4上，且需要保证金属圆盘31或金属丝网圆盘32置于溶液槽4后，有针尖接触到聚合物溶液，金属圆盘3或金属丝网圆盘32设有转轴，所述静电纺丝装置包括用以连接电动机5与转轴的连接器。如此通过旋转，带有聚合物溶液的针尖转到正对接收板1的地方时，才好主动的产生聚合物射流。带有针尖的金属圆盘31和金属丝网圆盘32，都能主动的产生聚合物射流，使得纺丝过程可控、顺利进行。

本实用新型技术方案中，针尖等距离排列，且直径、长度和数量可以根据实际调节。电动机5转速可以根据实际情况调节。

本申请文件所述之圆盘均指的是金属圆盘3或金属丝网圆盘6，由于技术特点是相同的，所以不分开进行描述。针尖可以单排排布，即若干所述针尖安装于圆盘表面形成一圈，若干所述针尖可以采用等间距排布，如此可以保证纳米纤维的均匀性。当然，针尖也可以采用阵列排布，即若干所述阵列排布的针尖安装于圆盘表面形成多圈，每一圈中的针尖可以等间距排布，相邻两圈之间可以等间距排布。如此可以保证纳米纤维的均匀性。

如图4及图5所示，图4和图5分别是两种接收装置1的示意图，图4中接收装置1为金属板11，图5中接收装置1为滚筒12。

本实用新型图1中，虽然接收装置1采用的是金属板11，喷丝装置3采用的是金属圆盘31，对于图1而言，均是泛指，所以不存在标号不清楚的情况。

在本实用新型的技术方案中，每根所述针尖有相同的长度和直径。如此保证了纳米纤维的均一性。

对于本实用新型而言，与传统的无针纺相比，每根覆盖有纺丝液的针尖就相当于一个射流，聚合物射流的产生是主动的过程。因此，纺丝过程是可控的。

电场强度集中在针尖表面，与传统无针纺相比，微米甚至纳米级别厚度的纺丝液覆盖在针尖表面，同样的条件下纺丝需要较低的电压，也能得到直径更小的纳米纤维。

本实用新型通过采用带有针尖的圆盘或金属丝网圆盘作为喷丝装置，可以提高制备纳米纤维的产量，并能保证纳米纤维的质量。圆盘的大小可以改变，针尖的长度和直径可以改变。

本实用新型静电纺丝装置的工作原理是(以金属盘31进行描述，金属丝网圆盘6与之相同)：溶液槽4中的溶液有一定的黏度，带针尖的金属圆盘31在电动机5的带动下绕轴转动，经过溶液槽4时，金属针尖上沾满一层薄薄的溶液，高压直流电源2正极与电动机5转轴连接，负极与接收板1连接，这样在金属盘针尖和接收板1之间形成电场，当电压达到某个临界值时，针尖上形成的一个个聚合物带电射流，射流经过摆动、溶剂挥发、固化过程，喷射到接收板1上，形成纳米纤维，电动机5不断旋转，带针尖金属盘3针尖上不断覆盖有聚合物溶液，这样就不断的生产纳米纤维，并且保持纳米纤维的质量。

本实用新型的有益效果总体包括：采用带有针尖的圆盘或金属丝网圆盘作为喷丝装置，聚合物带电射流的产生是主动的过程。这种主动的过程克服了以前无针静电纺不稳定、不可控的缺点，使得纺丝过程容易并稳定的进行，可以像传统单针头静电纺丝一样纺丝，在同一条件下，只要是传统单针头静电纺丝技术能纺的，这种装置都能纺丝，这样，就解决了传统批量化生产过程可纺聚合物种类受限的缺点；同时，在针尖上集中的电场强度、盘上相同长度和直径的针使得制备的纳米纤维直径分布均匀。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。

Claims (8)

1.一种静电纺丝装置，其包括接收板(1)、与接收板(1)连接的高压直流电源(2)、用以贮存聚合物溶液的溶液槽(4)、电动机(5)及与电动机(5)连接的喷丝装置(3)，其特征在于：所述喷丝装置(3)采用带有若干针尖的金属圆盘(31)或金属丝网圆盘(32)，所述金属圆盘(31)或金属丝网圆盘(32)置于溶液槽(4)上且保证针尖接触到聚合物溶液。

2.根据权利要求1所述的静电纺丝装置，其特征在于：若干所述针尖安装于圆盘表面形成一圈。

3.根据权利要求2所述的静电纺丝装置，其特征在于：若干所述针尖等间距排布。

4.根据权利要求1所述的静电纺丝装置，其特征在于：若干所述针尖为阵列排布，若干所述阵列排布的针尖安装于圆盘表面形成多圈。

5.根据权利要求4所述的静电纺丝装置，其特征在于：每一圈中的针尖等间距排布。

6.根据权利要求4所述的静电纺丝装置，其特征在于：相邻两圈之间等间距排布。

7.根据权利要求1所述的静电纺丝装置，其特征在于：每根所述针尖有相同的长度和直径。

8.根据权利要求1所述的静电纺丝装置，其特征在于：所述圆盘设有转轴，所述静电纺丝装置包括用以连接电动机(5)与转轴的连接器。