CN208917349U - 一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置，包括喷射装置、接收装置和高压电源，高压电源的电压范围为1‑30kV，用于在喷射装置和接收装置之间构建强电场，喷射装置包括：微量注射泵、注射器及喷头，注射器内部设有用于容纳纺丝溶液的储液腔并在端部形成出液口，喷头安装于出液口处并且与高压电源的一电极连接，接收装置分别与高压电源另一电极及接地线连接，在喷射装置与接收装置一侧还设置有一电场干扰装置，使得喷头与接收装置之间的强电场方向发生改变，纺出的纤维丝随电场的扭曲发生卷曲，卷曲后的纤维丝落在接收装置上，增加了纤维丝之间的间隙，纳米纤维产品的孔隙率增加，比表面积增大，弹性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及静电纺丝技术领域，具体涉及一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置。
背景技术
静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。
然而，现有的高压静电纺丝装置，通过喷射装置将聚合物溶液或熔体喷出，而后利用简单的平板收集，得到的纳米纤维紧密堆积，高度压缩，主要的孔径大小只有1-2μm，材料厚度不超过500μm，纳米纤维产品内部结构相对规则，纳米纤维产品内部的孔隙小，孔隙率低，弹性低，过滤效果差。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够产生无序卷曲的纳米纤维的静电纺丝装置，以制造出较高孔隙率、较好弹性以及具有较大比表面积的纳米纤维产品。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置，包括喷射装置、接收装置和高压电源，高压电源的电压范围为1-30kV，用于在喷射装置和接收装置之间构建强电场，所述喷射装置包括：微量注射泵、注射器及喷头，所述注射器内部设有用于容纳纺丝溶液的储液腔并在端部形成出液口，所述喷头安装于出液口处并且与高压电源的一电极连接，所述接收装置分别与高压电源另一电极及接地线连接，在喷头与接收装置之间构建出强电场，在所述喷射装置与接收装置一侧还设置有一电场干扰装置，通过电场干扰装置使得喷头与接收装置之间的强电场方向发生改变，纺出的纤维丝随电场的扭曲发生卷曲，卷曲后的纤维丝落在接收装置上，增加了纤维丝之间的间隙，纳米纤维产品的孔隙率增加，比表面积增大，弹性好。
进一步的，所述喷射装置与接收装置另一侧还设置有吹气装置，进一步增加纤维丝落在接收装置上的无序程度。
进一步的，所述电场干扰装置为一接地实心导电针，所述导电针的针尖指向所述喷射装置与接收装置中间，干扰强电场，使场强方向发生改变，进而使纤维丝卷曲。
进一步的，所述电场干扰装置为接地金属球，干扰强电场，使场强方向发生改变。
进一步的，所述接收装置内设置有制冷装置，再次提高纳米纤维的孔隙率。
进一步的，所述制冷装置包括半导体制冷片，所述半导体制冷片固定连接于所述接收装置的接收面，直接对接收面进行制冷，制冷效果好。
进一步的，所述制冷装置还包括散热板，所述半导体制冷片的热端连接于所述散热板，将半导体制冷片产生的热量散发掉，使得半导体制冷片能够持续的进行工作。
进一步的，所述接收装置为导电板，适用于获取完全无序的纳米纤维产品。
进一步的，所述接收装置为导电滚筒，适用于获取部分有序的纳米纤维产品。
本实用新型的一种能够产生无序卷曲的纳米纤维的静电纺丝装置，与现有技术相比的有益效果是，通过对电场的影响制造出较高孔隙率、较好弹性以及具有较大比表面积的纳米纤维产品。
附图说明
图1是本实用新型实施例一整体结构示意图；
图2是本实用新型实施例二整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
如图1所示，一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于，包括喷射装置1、接收装置2和高压电源3，高压电源3的电压范围为1-30kV，用于在喷射装置1和接收装置2之间构建强电场，从而实现静电纺丝，所述喷射装置1包括：微量注射泵11、注射器12及喷头13，所述注射器12内部设有用于容纳纺丝溶液的储液腔并在端部形成出液口，推动注射器12的活塞，将注射器12内的纺丝溶液从出液口推出最终从喷头13喷出，所述喷头13安装于出液口处并且与高压电源3的一电极连接，所述接收装置2分别与高压电源3另一电极及接地线连接，在喷头13与接收装置2之间构建出强电场，在所述喷射装置1与接收装置2一侧还设置有一电场干扰装置4，通过电场干扰装置4使得喷头13与接收装置2之间的强电场方向发生改变，电场扭曲，纺出的纤维丝随电场的扭曲发生卷曲，卷曲后的纤维丝落在接收装置2上，增加了纤维丝之间的间隙，纳米纤维产品的孔隙率增加，比表面积增大，为进一步增加纤维丝落在接收装置2上的无序程度，在所述喷射装置1与接收装置2另一侧还设置有吹气装置5，卷曲且无序散落的纤维丝形成的纳米纤维产品孔隙大，比表面积大，弹性好，适于制作过滤材料。
如图1所示，在本实用新型实施例一的静电纺丝装置中，所述电场干扰装置4为一接地实心导电针41，所述导电针41的针尖指向所述喷射装置1与接收装置2中间，由于接地导电针41的影响，电场发生扭曲，使电场中的纳米纤维丝同样发生卷曲，在吹气装置5的作用下，纳米纤维的卷曲程度及无序程度加深，使得纳米纤维产品更加蓬松，进一步的，本实施例用的接收装置2为导电板21，适用于获取完全无序的纳米纤维产品，在所述导电板21内设置有制冷装置6，制冷装置6对导电板21的接收面进行制冷，使得导电板21的接收面温度低，进而使得在纺丝过程中通过空气中的水汽凝结形成冰晶，作为致孔剂和支撑材料，提高纳米纤维的孔隙率，所述制冷装置6包括半导体制冷片61，所述半导体制冷片61固定连接于所述导电板21的接收面，直接对接收面进行制冷，所述制冷装置6还包括散热板62，所述半导体制冷片61的热端连接于所述散热板62，所述散热板62设置在所述导电板21背面，通过散热板62将半导体制冷片61产生的热量散发掉，使得半导体制冷片61能够持续的进行工作，并且制冷效果更好。
如图2所示，在本实用新型实施例二的静电纺丝装置中，所述电场干扰装置4为一接地金属球42，由于接地金属球42的影响，电场发生扭曲，使电场中的纳米纤维丝同样发生卷曲，在吹气装置5的作用下，纳米纤维的卷曲程度及无序程度加深，使得纳米纤维产品更加蓬松，进一步的，本实施例用的接收装置2为导电滚筒22，适用于获取某一方向有序的纳米纤维产品，在所述导电滚筒22内设置有制冷装置6，制冷装置6对导电滚筒22的接收面进行制冷，使得导电滚筒22的接收面温度低，半导体制冷片61固定连接于所述导电滚筒22的接收面，直接对接收面进行制冷，所述制冷装置6还包括散热板62，所述半导体制冷片61的热端连接于所述散热板62，所述散热板62为所述导电滚筒22的转轴，结构简单，方便设置，通过散热板62将半导体制冷片61产生的热量散发掉，使得半导体制冷片61能够持续的进行工作，并且制冷效果更好。
以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
Claims (9)
1.一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于，包括喷射装置、接收装置和高压电源，所述喷射装置包括：微量注射泵、注射器及喷头，所述注射器内部设有用于容纳纺丝溶液的储液腔并在端部形成出液口，所述喷头安装于出液口处并且与高压电源的一电极连接，所述接收装置分别与高压电源另一电极及接地线连接，在所述喷射装置与接收装置一侧还设置有一电场干扰装置。
2.如权利要求1所述的一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于，所述喷射装置与接收装置另一侧还设置有吹气装置。
3.如权利要求1所述的一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于，所述电场干扰装置为一接地实心导电针，所述导电针的针尖指向所述喷射装置与接收装置中间。
4.如权利要求1所述的一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于，所述电场干扰装置为接地金属球。
5.如权利要求1所述的一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于，所述接收装置内设置有制冷装置。
6.如权利要求5所述的一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于，所述制冷装置包括半导体制冷片，所述半导体制冷片固定连接于所述接收装置的接收面。
7.如权利要求6所述的一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于，所述制冷装置还包括散热板，所述半导体制冷片的热端连接于所述散热板。
8.如权利要求1所述的一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于，所述接收装置为导电板。
9.如权利要求1所述的一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于，所述接收装置为导电滚筒。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN110306244A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-10-08 | 上海建沪鸿达科技有限公司 | 一种高效的静电纺纳米纤维专用吹气装置 |
| CN111575815A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-25 | 烟台恒诺新材料有限公司 | 一种静电纺丝法制备螺旋状纳米材料纤维的方法 |
| CN114561709A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-05-31 | 东华大学 | 一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置 |
| CN115478328A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-12-16 | 上海大学 | 一种纳米纤维三维支架制备系统及方法 |
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