CN206127493U - 一种用于静电纺丝的点阵式接收器 - Google Patents

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点阵式接收器，所述点阵式接收器包括垂直于绝缘底板上若干根金属材质的接收针，所有接收针底部通过导线连接实现各个接收针电势相等，接收针的非固定端与出丝装置相对，以使出丝装置和点阵式接收器之间的静电场在靠近点阵式接收器的一端分裂成多个单元静电场。静电纺丝形成的纳米纤维通过各个单元静电场在点阵式接收器各接收针上分别沉积，然后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分为多股纳米纤维，使得纳米纤维集合体更加有序，每股内部纳米纤维彼此紧密结合，各股纳米纤维相互加捻紧密结合，形成的纳米纤维集合体结构更加致密有序，性能更稳定。

Description

一种用于静电纺丝的点阵式接收器

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点阵式接收器。

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点阵式接收器，通过点阵式接收器与出丝装置之间形成高压电场，高压静电场在靠近点阵式接收器的一端分裂成多个单元静电场，诱导静电纺丝形成的纳米纤维在各个单元静电场分股沉积，从而制备出多股结构的纳米纤维集合体。

技术方案

一种用于静电纺丝的点阵式接收器，其特征在于：所述点阵式接收器包括垂直设置在绝缘底板上若干根金属材质的接收针，所有接收针底部通过导线连接实现各个接收针电势相等。

接收针的非固定端与出丝装置相对，以使出丝装置和点阵式接收器之间形成静电场，该静电场在靠近点阵式接收器的一端分裂成多个单元静电场，每个单元静电场与一个接收针相对应。

进一步，所述点阵式接收器的各个接收针在绝缘底板上的高度相等。

进一步，所述点阵式接收器的绝缘底板中心设置有通孔。

进一步，所述点阵式接收器绝缘底板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绝缘底板中心的通孔相连的传动接口通孔。

进一步，所述点阵式接收器绝缘底板呈圆形或正多边形，接收针均匀分布于绝缘底板的一侧。

有益效果

本实用新型提供的点阵式接收器，配合出丝装置形成高压静电场，且使高压静电场在泰勒锥-射流区域分成多个单元静电场，在带电液滴从泰勒锥到在电场中运动形成的纳米纤维在点阵式接收器各接收针上分股沉积；配合加捻收集后形成的纳米纤维集合体的横切面能形成多股结构的纳米纤维集合体，使得纳米纤维集合体排列有序，并且由于接收针非固定端电荷更加集中，接收针对纳米纤维拉力更强，每股纳米纤维内部纳米纤维彼此紧密排列，经过旋转加捻后结合，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点阵式接收器形成点对面多股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为点阵式接收器示意图；

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-点阵式接收器，6-转动电机，7-牵引长丝，8-丝架，9-接收针，10-固定螺丝，11-传动接口，12-通孔，13-绝缘底板。

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，但是对于制备不同结构要求的纳米纤维集合体，现在仍然没有什么方法。

本实用新型提出了以接收器作为用于静电纺丝静电场的一个电极，然后通过点阵式接收器，使之与出丝装置之间形成多股结构的静电场。从而在带电液滴形成泰勒锥过程中，和在泰勒锥形成之后超过临界电荷密度，泰勒锥变得不稳定，形成射流喷射，及射流在电场中加速，直径变小，松弛形成超细纤维的这一系列运动过程中，影响带电液滴，形成分股运动和拉伸的纳米纤维，且点阵式接收器作为收集装置，使纳米超细纤维按照电场的分股结构进行有序排列，然后在各个接收针上分股接收，形成分股结构的纳米纤维集合体，并且由于接收针非固定端电荷更加集中对纳米纤维拉力更强，每股内部纳米纤维彼此紧密排列，经过旋转加捻后结合，形成的纳米纤维集合体结构致密有序，性能稳定。

为了实现分股结构的静电场分布，本实施例提供一种点阵式接收器如图3所示，该点阵式接收器包括若干根垂直固定于绝缘底板上的接收针9，所述绝缘底板为圆形或者正多边形，绝缘底板上的接收针均匀分布在绝缘底板一侧，各个接收针9通过设置在绝缘底板内部的导线连接，使得各个接收针电势相等。并且接收针以插入式垂直固定在绝缘底板上，可以根据生产需要便捷的更换不同长度尺寸的接收针9。

为了方便安装点阵式接收器，在点阵式接收器中绝缘底板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实现点阵式接收器5的连接。

在传动接口底部和绝缘底板中心设置有通孔12，用于使牵引长丝7穿过传动接口11，然后穿过绝缘底板中心的通孔，用于制备纳米纤维集合体。

如附图1所示意，当出丝装置采用点状的出丝装置2，点阵式接收器采用点阵式接收器进行静电纺丝制备纳米纤维集合体时，接收针未固定端与出丝装置相对。在出丝装置2和点阵式接收器5之间形成的静电场在靠近点阵式接收器的一端分裂成多个小的单元静电场，每个单元静电场对应一根接收针。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，进而形成纳米纤维并在单元静电场作用下分成多股，形成的纳米纤维分股沉积在与出丝装置相对的点阵式接收器的接收针上，所述点阵式接收器沿出丝装置与点阵式接收器之间的连接中心轴线旋转，进而多股纳米纤维束卷绕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分为多股结构，使得纳米纤维集合体更加有序，并且由于接收针非固定端电荷更加集中对纳米纤维拉力更强，每股纳米纤维内部的纳米纤维彼此紧密结合，各股纳米纤维相互加捻紧密结合，形成的纳米纤维集合体结构更加致密有序，性能更稳定。

如附图2所示，还可以在点阵式接收器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点阵式接收器配合接收纳米纤维，纳米纤维一端沉积在接收针上，另一端沉积在牵引长丝7上，形成多股结构的纳米纤维丝锥体。纳米纤维丝锥体中的纳米纤维在静电场力、牵引长丝7的牵引力及点阵式接收器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点阵式接收器，其特征在于：所述点阵式接收器包括垂直设置在绝缘底板上若干根金属材质的接收针，所有接收针底部通过导线连接实现各个接收针电势相等。

2.如权利要求1所述的用于静电纺丝的点阵式接收器，其特征在于：所述接收针的非固定端与出丝装置相对，以使出丝装置和点阵式接收器之间形成静电场，该静电场在靠近点阵式接收器的一端分裂成多个单元静电场，每个单元静电场与一个接收针相对应。

3.如权利要求1所述的用于静电纺丝的点阵式接收器，其特征在于：所述点阵式接收器的各个接收针在绝缘底板上的高度相等。

4.如权利要求1或2所述的用于静电纺丝的点阵式接收器，其特征在于：所述点阵式接收器的绝缘底板中心设置有通孔。

5.如权利要求3所述的用于静电纺丝的点阵式接收器，其特征在于：所述点阵式接收器绝缘底板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绝缘底板中心的通孔相连的传动接口通孔。

6.如权利要求1或2所述的用于静电纺丝的点阵式接收器，其特征在于：所述点阵式接收器绝缘底板呈圆形或正多边形，接收针均匀分布于绝缘底板的一侧。