CN205347635U - 一种辅助诱导型螺纹导杆往复式静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

一种辅助诱导型螺纹导杆往复式静电纺丝装置，涉及静电纺丝装置。设有气泵、调压阀、气体导管、电源、刷头电机、刷头行程开关、刷座、导轨、刷头、螺纹导杆、液体导管、可控注射装置、联轴器、滑块电机、滑块行程开关、皮带、储液滑块、机架、竖直滑杆、气孔板和收集装置；螺纹导杆固定于机架上，多个螺纹导杆由滑块电机经皮带传动而转动；储液滑块的底孔与竖直滑杆配合，竖直滑杆下端在安装于机架的气孔板之间水平移动；刷头固定于刷座上，刷头行程开关安装于导轨两侧，滑块行程开关安装于机架内侧，可控注射装置通过液体导管与储液滑块连接；气孔板位于储液滑块下方并与机架底面构成气腔，气体导管通过调压阀与气泵相连，收集装置位于机架上方。

Description

一种辅助诱导型螺纹导杆往复式静电纺丝装置

技术领域

本实用新型涉及静电纺丝装置，尤其是涉及利用刷毛和螺纹导杆实现大面积、多射流喷射的一种辅助诱导型螺纹导杆往复式静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝技术能将大部分聚合物及其共聚物、嵌端共聚物、衍生物等成功地制备成3nm～5μm范围的电纺纤维，其原理是：在高压静电发生器作用下，纺丝液喷射装置和纳米纤维接收装置之间形成高压静电场；聚合物溶液在高压电场作用下充电而受电场力拉伸，变形产生Taylor锥；当电场力足够大时，带点液滴克服表面张力形成带电射流，朝收集器加速运动；伴随溶剂挥发发生弯曲和拉伸，带电射流被拉伸变细、固化形成纳米纤维结构。

近几年来，静电纺丝技术以其连续、方便、快速、工艺简单、成本低廉的特点逐渐成为纳米纤维制造的主流技术；静电纺丝纳米纤维具有形貌可控、比表积大、透气性好等诸多优势，己在过滤材料、防护材料、酶载体、传感器膜等领域获得了广泛应用。但是，传统的静电纺丝装置只能进行单射流纺丝，产量只有0.1～1g/h，效率非常低，难以适应静电纺丝技术产业化的需要。因此，改变纺丝喷射电极结构实现多射流喷射是目前静电纺丝技术批量生产研究的重点。目前，提高静电纺丝效率的方法主要是采用多针头静电纺丝装置(J.C.AlmekindersandC.Jones.Multiplejetelectrohydrodynamicsprayingandapplications[J].J.Aerosol.Sci.,1999,17:969～971)来进行批量制造，从而提高纳米纤维生产效率。但是，多纺丝喷头的阵列排布易产生不均匀电场，喷头之间相互电导播抑制影响，各个喷头的喷射状态不一致，难以保证各个喷嘴同时进行持续稳定射流喷射；并且，射流之间的静电排斥作用也增加了射流的不稳定性，从而导致各个喷头所喷射获得的纳米纤维形态尺寸差异很大，影响了所制备纳米纤维薄膜的质量。中国专利CN200810153891.9公开了一种静电纺丝装置，尤其是涉及利用双向螺旋导杆实现大面积、多射流喷射的一种螺旋静电纺丝装置。该装置引入双向螺纹导标作为喷射头，以代替传统针尖喷头进行纺丝，但实际应用存在双向螺纹螺距长，尖端不突出，难以激发纺丝液，实际效果不及普通螺纹，而且旋合长度长，换向时难以

发明内容

本实用新型的目的在于提供利用螺纹导杆实现大面积、多射流喷射的一种辅助诱导型螺纹导杆往复式静电纺丝装置。

本实用新型设有气泵、调压阀、气体导管、电源、刷头电机、刷头行程开关、刷座、导轨、刷头、螺纹导杆、液体导管、可控注射装置、联轴器、滑块电机、滑块行程开关、皮带、储液滑块、机架、竖直滑杆、气孔板和收集装置；

螺纹导杆固定于机架上，多个螺纹导杆可由滑块电机经皮带传动而转动；将螺纹导杆的转动转换为储液滑块的水平运动，储液滑块的底孔与竖直滑杆配合，竖直滑杆下端在安装于机架的气孔板之间水平移动；

刷头固定于刷座上，刷头上装有刷毛，刷座在刷头电机的带动下通过直线模组沿导轨运动；刷头行程开关安装于导轨两侧，刷座接触刷头行程开关后，触发刷头电机转向，刷座反向运动，滑块行程开关安装于机架内侧，储液滑块接触滑块行程开关后，触发滑块电机转向，储液滑块反向运动；如此循环，从而实现刷座和储液滑块的往复运动；可控注射装置通过液体导管与储液滑块连接；

气孔板位于储液滑块下方并与机架底面构成气腔，气体导管通过调压阀与气泵相连，气泵通过进气口向气腔内供气，调压阀调节辅助气流气压大小；

收集装置位于机架上方；

电源的正极通过导线与螺纹导杆连接，电源的接地端与收集装置连接。

所述螺纹导杆可以采用同一个电机带动运行，也可以分别采用多台电机进行独立带动运行，或是采用不同电机分组带动运行。

所述刷头的运动速度大于储液滑块的运动速度。

所述螺纹导杆的牙型可为三角形。

所述储液滑块的不完全螺纹孔开口朝向收集板，仅中部有螺纹，两端没有螺纹，两端直径为螺纹大径。

所述辅助气流自下而上吹向收集板。

所述刷毛没过螺纹导杆顶端1～3mm。

所述刷毛最好为软质。

所述机架宽度可调节，相应储液滑块、竖直滑杆、螺纹导杆、气孔板、刷头等的数量也可调节。

所述滑块电机与轴之间由联轴器连接。

储液滑块具有二分之一强的不完全螺纹孔，与螺纹导杆配合。

与现有技术比较，本实用新型具有以下突出优点：

1)设备简单、实验工序容易操作；

2)引入刷毛对螺纹导杆表面的纺丝液进行破坏，相对运动破坏液面的稳定，打破液体内部张力，更有利于纤维形成；

3)使用储液滑块保证了纺丝溶液的持续稳定供给和涂布，并且储液滑块与螺纹导杆的相对运动也能破坏液面的稳定，也将诱使促进纺丝射流的高效快速喷射；

4)应用螺纹三角形尖端激发，减小纺丝射流间的静电干扰和电场集中现象，提高所收集到的纳米纤维薄膜厚度均匀性；

5)利用螺纹旋合时具有的自清洁特性，无需拆卸清洗更换，克服了现有批量电纺技术利用针管时存在的易堵塞、难清理、难更换、溶液难回收等缺点。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构组成示意图。

图2是本实用新型实施例的主视结构示意图。

图3是本实用新型实施例的储液滑块的剖面示意图。

图中，各标记为：气泵1、调压阀2、气体导管3、电源4、刷头电机5、刷头行程开关6、刷座7、导轨8、刷头9、螺纹导杆10、液体导管11、可控注射装置12、联轴器13、滑块电机14、滑块行程开关15、皮带16、储液滑块17、机架18、竖直滑杆19、气孔板20和收集装置21。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1～图3，本实用新型实施例设有：气泵1、调压阀2、气体导管3、气孔阵列4、竖直滑杆19、储液滑块17、机架18、联轴器13、电机9、可控注射装置12、液体导管11、螺纹导杆10、导轨8、刷头9、刷座7、行程开关16、电源4、和收集装置21。

螺纹导杆固定于机架上，多个螺纹导杆可由滑块电机经皮带传动而转动；储液滑块具有二分之一强的不完全螺纹孔，与螺纹导杆配合，将螺纹导杆的转动转换为储液滑块的水平运动，储液滑块的底孔与竖直滑杆配合，竖直滑杆下端在安装于机架的气孔板之间水平移动；

刷头固定于刷座上，刷头上装有刷毛，刷座在刷头电机的带动下，通过直线模组，沿导轨运动；刷头行程开关为安装于导轨两侧，刷座接触刷头行程开关后，触发刷头电机转向，刷座反向运动，滑块行程开关安装于机架内侧，储液滑块接触滑块行程开关后，触发滑块电机转向，储液滑块反向运动；如此循环，从而实现刷座和储液滑块的往复运动；可控注射装置12通过液体导管11与储液滑块17连接；

气孔板位于储液滑块下方，与机架底面构成气腔，气体导管与气泵相连，气泵通过进气口向气腔内供气，调压阀调节辅助气流气压大小；

收集装置位于机架上方；

电源的正极通过导线与螺纹导杆连接，电源的接地端与收集装置连接。

所述螺纹导杆可以采用同一个电机带动运行，也可以分别采用多台电机进行独立带动运行，或是采用不同电机分组带动运行。

所述刷头的运动速度大于储液滑块的运动速度。

所述螺纹导杆的牙型为三角形。

所述储液滑块的不完全螺纹孔开口朝向收集板，仅中部有螺纹，两端没有螺纹，两端直径为螺纹大径。

所述辅助气流自下而上吹向收集板；

所述刷毛没过螺纹导杆顶端1～3mm。

所述刷毛最好为软质。

所述机架宽度可调节，相应储液滑块、竖直滑杆、螺纹导杆、气孔板、刷头等的数量也可调节。

所述电机与轴之间由联轴器连接。

可控注射装置12可以控制纺丝液的供给速度，连接液体导管11一端，液体导管11另一端与储液滑块17进液口相连接。

图3表示储液滑块17的内部结构，储液滑块17的不完全螺纹孔开口朝向收集板，仅中部有螺纹，两端没有螺纹，两端直径为螺纹大径。

螺纹导杆10与储液滑块17的侧孔相配合，可以自由进行旋转运动。螺纹导杆10固定于机架18上，只可进行旋转运动，其轴向窜动受到限制。电源4的正极输出通过导线螺纹导杆10相连，使其带有高电压。电机9的主轴旋转运动带动螺纹导杆10的旋转。

刷头9固定于刷座7上，刷头9上装有刷毛，刷座7在刷头电机5的带动下，通过直线模组，沿导轨8运动；刷头行程开关6为安装于导轨8两侧，刷座7接触刷头行程开关6后，触发刷头电机5转向，刷座7反向运动，滑块行程开关15安装于机架18内侧，储液滑块17接触滑块行程开关15后，触发滑块电机14转向，储液滑块17反向运动；如此循环，从而实现刷座7和储液滑块17的往复运动。

收集装置21位于机架18的上方，其底面平行于气孔板20。气泵1通过调压阀2控制气压大小，通过气体导管3向机架18与气孔板20之间的气室通气，辅助气流通过气孔板20向收集装置21传输，促进射流向上喷射，有助于静电纺丝过程的持续稳定进行。

本实施例在使用时，纺丝液由可控注射装置供给，通过液体导管流入储液滑块。滑块电机转动带动螺纹导杆旋转，通过滑块行程开关的限制，储液滑块在螺纹导杆上往复运动，随着螺纹导杆的旋转，溶液均匀涂布在螺纹导杆上。刷头电机转动，通过直线模组，刷座沿导轨运动，通过刷头行程开关的限制，刷座在导轨上往复运动，刷毛打破液体内部张力，激发纤维形成。螺纹导杆通过导线与电源连接，高电压在螺纹导杆的螺纹尖角处产生高电场，使纺丝液形成射流喷射。根据实际需要，机架宽度可调节，相应储液滑块、竖直滑杆、螺纹导杆、气孔板、刷头等的数量也可调节，辅助气流大小通过调压阀调节，辅助气流促进纺丝射流向上喷射，沉积在上方的收集装置，实现大面积均匀纳米薄膜的收集。

本实用新型利用刷毛对纺丝液表面的破坏，利用螺纹导杆三角形尖端激发，利用储液滑块持续稳定供给涂布，利用气流对纤维的拉伸细化，可实现大面积、多射流喷射，减小纺丝射流间的静电干扰和电场集中现象，提高纳米纤维薄膜厚度均匀性，实现大面积均匀纳米薄膜的收集。同时利用螺纹旋合时具有的自清洁特性，无需拆卸清洗更换，克服了现有批量电纺技术利用针管时存在的易堵塞、难清理、难更换、溶液难回收等缺点。

Claims (8)

1.一种辅助诱导型螺纹导杆往复式静电纺丝装置，其特征在于设有气泵、调压阀、气体导管、电源、刷头电机、刷头行程开关、刷座、导轨、刷头、螺纹导杆、液体导管、可控注射装置、联轴器、滑块电机、滑块行程开关、皮带、储液滑块、机架、竖直滑杆、气孔板和收集装置；

螺纹导杆固定于机架上，螺纹导杆由滑块电机经皮带传动而转动；将螺纹导杆的转动转换为储液滑块的水平运动，储液滑块的底孔与竖直滑杆配合，竖直滑杆下端在安装于机架的气孔板之间水平移动；

刷头固定于刷座上，刷头上装有刷毛，刷座在刷头电机的带动下通过直线模组沿导轨运动；刷头行程开关安装于导轨两侧，刷座接触刷头行程开关后，触发刷头电机转向，刷座反向运动，滑块行程开关安装于机架内侧，储液滑块接触滑块行程开关后，触发滑块电机转向，储液滑块反向运动，实现刷座和储液滑块的往复运动；可控注射装置通过液体导管与储液滑块连接；

气孔板位于储液滑块下方并与机架底面构成气腔，气体导管通过调压阀与气泵相连，气泵通过进气口向气腔内供气，调压阀调节辅助气流气压大小；

收集装置位于机架上方；

电源的正极通过导线与螺纹导杆连接，电源的接地端与收集装置连接。

2.如权利要求1所述一种辅助诱导型螺纹导杆往复式静电纺丝装置，其特征在于所述螺纹导杆采用同一个电机带动运行，或分别采用多台电机进行独立带动运行，或采用不同电机分组带动运行。

3.如权利要求1所述一种辅助诱导型螺纹导杆往复式静电纺丝装置，其特征在于所述刷头的运动速度大于储液滑块的运动速度。

4.如权利要求1所述一种辅助诱导型螺纹导杆往复式静电纺丝装置，其特征在于所述螺纹导杆的牙型为三角形。

5.如权利要求1所述一种辅助诱导型螺纹导杆往复式静电纺丝装置，其特征在于所述储液滑块的不完全螺纹孔开口朝向收集板，仅中部有螺纹，两端没有螺纹，两端直径为螺纹大径。

6.如权利要求1所述一种辅助诱导型螺纹导杆往复式静电纺丝装置，其特征在于所述辅助气流自下而上吹向收集板。

7.如权利要求1所述一种辅助诱导型螺纹导杆往复式静电纺丝装置，其特征在于所述刷毛没过螺纹导杆顶端1～3mm。

8.如权利要求1所述一种辅助诱导型螺纹导杆往复式静电纺丝装置，其特征在于所述滑块电机与轴之间由联轴器连接。