CN206127490U - 一种用于静电纺丝的涡流式接收器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及静电纺丝接收器，属于静电纺丝领域。一种用于静电纺丝的涡流式接收器，所述涡流式接收器的收集面上开有气流孔，用于平衡收集面两侧气压，涡流式接收器旋转接收过程中能够持续形成作用在纳米纤维上的旋转涡流，使纳米纤维在旋转涡流作用下按照一定方向旋转。纳米纤维在旋转气流的作用下按照一定方向旋转，防止纳米纤维因彼此之间存在静电斥力而分散和无序化。旋转的纳米纤维变得有序化，进而在涡流式接收器上有序沉积，同时加捻形成纳米纤维集合体。所形成的纳米纤维集合体横切面的纳米纤维有序排列，缠绕方向一致，使得纳米纤维集合体更加有序，形成的纳米纤维集合体结构更加致密有序，性能更稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于静电纺丝的接收器，尤其涉及一种用于静电纺丝的涡流式接收器。
背景技术
静电纺丝作为一种纳米纤维制造技术，主要是利用高压电场下，液滴变成锥形，形成泰勒锥，然后在静电力的作用下延伸，形成纳米级超细纤维。基于目前对于静电纺丝的研究，认为静电纺丝的实质是快速产生喷射流，因此现在一系列对于静电纺丝的研究都主要集中于从泰勒锥喷射出的射流的性质，具体体现在对于溶液或熔体的喷射针头的研究，如各种形状或型式的喷射针头，亦或是无针头的喷射筒或喷射装置等，以期得到不同形状的泰勒锥。或者是对于静电纺丝技术工业化的研究，如对于产生的纳米级超细纤维的收集方法等。如美国专利US6106913A中，利用气流沉积法将超细纤维引导到长丝上，经牵引卷绕形成高强力纳米纤维包芯纱；或者是中国专利CN201410280734.X中采用的动态旋转的喇叭形收集器，将超细纤维引导到长丝上及进行加捻的收集方法。
在这些基于静电纺丝产生纳米超细纤维的产生方法和收集利用方法的研究中，前者主要研究的是利用不同的喷射头或喷嘴产生不同形状的泰勒锥，采用的均是收集板或接收板对产生的纤维进行收集；后者虽然对收集器或者说接收器进行了改进，但是收集器就没有作为高压电场的组成部分，而是仅作为收集装置对在高压电场内产生的超细纤维进行收集。
而且后者中，多采用简单的板式或喇叭形接收装置对纳米纤维进行收集，采用这种收集方式使所有纳米纤维无序堆积为一层，彼此结合不紧密，仅靠轴向拉力绷紧缠绕，结构强度小，纳米纤维轴向拉力利用率不高。
实用新型内容
本实用新型提出了一种用于静电纺丝的涡流式接收器，通过涡流式接收器与出丝装置之间形成旋转涡流，保持纳米纤维在旋转涡流作用下按照一定方向旋转，防止纳米纤维因彼此之间存在静电斥力而分散和无序化，从而制备出纳米纤维有序排列的纳米纤维集合体。
技术方案
一种用于静电纺丝的涡流式接收器，其特征在于：所述涡流式接收器包括收集面，所述收集面上开有气流孔，用于平衡收集面两侧气压，接收器旋转接收过程中，能够在接收器和出丝装置之间的静电纺丝区域形成作用在纳米纤维上的可持续的旋转涡流，纳米纤维在旋转涡流作用下按照一定方向旋转直至沉积在接收器上。
进一步，所述收集面呈平面状或凹面状或凸面状。
进一步，所述收集面为圆形或正多边形。
进一步，所述气流孔对称分布在收集面上。
进一步，所述收集面中心开有通孔。
进一步，所述收集面与出丝装置相对的另一面设置有传动接口，所述传动接口为筒状，用于连接转动电机输出轴，在传动接口侧面设有固定螺丝用于固定连接，在传动接口底部开有与收集面的通孔相连的传动接口通孔。
有益效果
本实用新型提供的涡流式接收器上开有气流孔用于保持接收器两侧气压平衡，在出丝装置和涡流式接收器之间形成高压静电场和旋转涡流，在高压静电场的作用下，带电液滴形成泰勒锥并产生鞭动效应，进而形成纳米纤维，纳米纤维在旋转涡流作用下按照一定角度旋转，防止纳米纤维之间的静电斥力导致纳米纤维无序排列。向着一个方向有序排列的纳米纤维沉积在与出丝装置相对的涡流式接收器上，涡流式接收器旋转过程中，形成纳米纤维排列方向一致的有序结构的纳米纤维集合体。由于纳米纤维排列有序，纳米纤维彼此紧密排列，经过旋转加捻后形成的纳米纤维集合体结构致密有序，性能稳定。
附图说明
图1为本实用新型的出丝装置与涡流式接收器形成螺旋分层分布静电场的示意图；
图2为本实用新型中采用牵引长丝连续制备纳米纤维集合体的示意图；
图3为涡流式接收器示意图；
其中：1-卷绕装置，2-出丝装置，3-静电纺丝区域，4-喷丝头架，5-涡流式接收器，6-转动电机，7-牵引长丝，8-丝架，9-收集面，10-固定螺丝，11-传动接口，12-通孔，13-气流孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本实用新型。
静电纺丝技术是基于泰勒锥在静电场中的电液运动，拉伸形成纳米纤维，所形成的纳米纤维经过收集形成纳米纤维集合体。目前对静电纺丝的研究均集中在对于溶液或熔体的喷射装置的研究或者是纤维收集装置的研究上，但是对于制备有序结构的纳米纤维集合体，现在仍然没有什么方法。
本实用新型提出了以涡流式接收器作为用于静电纺丝静电场的一个电极，涡流式接收器上开有气流孔用于保持接收器两侧气压平衡，保持涡流式接收器沿出丝装置与涡流式接收器之间的连接中心轴线旋转，在出丝装置和涡流式接收器之间形成高压静电场和旋转涡流，在高压静电场的作用下，带电液滴形成泰勒锥并产生鞭动效应，进而形成纳米纤维，纳米纤维在旋转涡流作用下按照一定角度旋转，防止纳米纤维之间的静电斥力导致纳米纤维无序排列。向着一个方向有序排列的纳米纤维沉积在与出丝装置相对的涡流式接收器上，涡流式接收器旋转过程中，形成纳米纤维排列方向一致的有序结构的纳米纤维集合体。由于纳米纤维排列有序，纳米纤维彼此紧密排列，经过旋转加捻后形成的纳米纤维集合体结构致密有序，性能稳定。
为了实现分层结构的静电场分布，本实施例提供一系列涡流式接收器，该涡流式接收器包括圆形或正多边形的收集面，收集面呈平面状或凹面状或凸面状。在收集面上设置有气流孔，所述通孔对称分布在收集面上，用于形成稳定的旋转涡流。
为了方便安装涡流式接收器，在收集面9一侧与出丝装置相对放置，收集面另一侧设置有传动接口11，传动接口11为筒状，传动接口侧壁开有通孔12，通过通孔12上的固定螺丝10实现涡流式接收器5的连接。传动接口底部和收集面中心设置有通孔12，用于使牵引长丝7穿过传动接口11，然后穿过收集面中心的通孔，用于制备纳米纤维集合体。
如附图1和图3所示意，当出丝装置采用点状的出丝装置2，涡流式接收器采用具有喇叭形收集面或平板形收集面进行静电纺丝制备纳米纤维集合体时，以涡流式接收器作为用于静电纺丝静电场的一个电极，涡流式接收器上开有气流孔用于保持涡流式接收器两侧气压平衡，保持涡流式接收器沿出丝装置与涡流式接收器之间的连接中心轴线旋转，在出丝装置和涡流式接收器之间形成高压静电场和旋转涡流，在高压静电场的作用下，带电液滴形成泰勒锥并产生鞭动效应，进而形成纳米纤维，纳米纤维在旋转涡流作用下按照一定角度旋转，防止纳米纤维之间的静电斥力导致纳米纤维无序排列。向着一个方向有序排列的纳米纤维沉积在与出丝装置相对的涡流式接收器上，涡流式接收器旋转过程中，形成纳米纤维排列方向一致的有序结构的纳米纤维集合体。由于纳米纤维排列有序，纳米纤维彼此紧密排列，经过旋转加捻后形成的纳米纤维集合体结构致密有序，性能稳定。
如附图2所示，还可以在涡流式接收器5的中心轴线上设置一根牵引长丝7，与以中心轴线为旋转轴旋转的涡流式接收器配合接收纳米纤维，纳米纤维一端沉积在收集面上，另一端沉积在牵引长丝7上，形成多层结构的纳米纤维丝锥。纳米纤维丝锥中的纳米纤维在静电场力、牵引长丝7的牵引力及涡流式接收器5作用力下在牵引长丝7表面形成纳米纤维集合体，牵引长丝7一端连接卷绕装置1，实现连续制备纳米纤维集合体。
出丝装置的出丝孔可以采用单孔或者多层复合孔，成型出单一纤维或复合纤维，多层复合孔的横截面可以为同心的形状或者偏心的形状，从而在带电液滴形成泰勒锥时控制纳米纤维的形状和每根纤维的层状结构。
上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，本领域的普通技术人员可以理解，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。
Claims (6)
1.一种用于静电纺丝的涡流式接收器，其特征在于：所述涡流式接收器包括收集面，所述收集面上开有气流孔，用于平衡收集面两侧气压，接收器旋转接收过程中，能够在接收器和出丝装置之间的静电纺丝区域形成作用在纳米纤维上的可持续的旋转涡流，纳米纤维在旋转涡流作用下按照一定方向旋转直至沉积在接收器上。
2.如权利要求1所述的用于静电纺丝的涡流式接收器，其特征在于：所述收集面呈平面状或凹面状或凸面状。
3.如权利要求2所述的用于静电纺丝的涡流式接收器，其特征在于：所述收集面为圆形或正多边形。
4.如权利要求3所述的用于静电纺丝的涡流式接收器，其特征在于：所述气流孔对称分布在收集面上。
5.如权利要求4所述的用于静电纺丝的涡流式接收器，其特征在于：所述收集面中心开有通孔。
6.如权利要求1至5任一项所述的用于静电纺丝的涡流式接收器，其特征在于：所述收集面与出丝装置相对的另一面设置有传动接口，所述传动接口为筒状，用于连接转动电机输出轴，在传动接口侧面设有固定螺丝用于固定连接，在传动接口底部开有与收集面的通孔相连的传动接口通孔。
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Cited By (2)
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| CN106435773A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-02-22 | 上海工程技术大学 | 一种用于静电纺丝的涡流式接收器及制备纳米纤维的方法 |
| CN111621886A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-04 | 贺海军 | 用于高效制备纳米纤维纱的静电纺丝装置及方法 |
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2016
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