專利名稱：一種氣泡靜電紡絲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于靜電紡絲領(lǐng)域，特別是涉及ー種溫度可控的氣泡靜電紡絲裝置。
背景技術(shù)：
靜電紡絲技術(shù)是目前制備超細(xì)纖維和納米纖維最直接也是最基本的方法之一，由靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維具有超高的比表面積、極大長(zhǎng)徑比、高表面活性、優(yōu)越的機(jī)械性能(高強(qiáng)高韌)等特點(diǎn)，在紡織工程、環(huán)境工程、生物科技、醫(yī)療與衛(wèi)生健康、能源貯存、軍事與反恐安全等不同領(lǐng)域都具有十分廣闊的應(yīng)用前景。隨著靜電紡絲技術(shù)研究的不斷深入，目前己經(jīng)有幾十種聚合物成功通過靜電紡絲技術(shù)制備超細(xì)纖維，制備的超細(xì)纖維直徑一般在幾十納米至ー微米之間，紡絲條件適當(dāng)時(shí)纖維直徑可達(dá)I納米。靜電紡絲法制備超 細(xì)纖維的基本原理可以簡(jiǎn)單概括為，聚合物溶液或熔體在高壓靜電場(chǎng)中電場(chǎng)カ的作用下，從毛細(xì)管或者氣泡的末端形成射流飛向接收裝置，射流在到達(dá)接收裝置的過程中產(chǎn)生高度拉伸，纖維變細(xì)，同時(shí)溶液中的溶劑蒸發(fā)或是熔體固化，最后纖維沉積在接收裝置上。相對(duì)于傳統(tǒng)的靜電紡絲技術(shù)，氣泡靜電紡絲技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更大，具有可以提高納米纖維的紡絲效率及其產(chǎn)量等優(yōu)點(diǎn)。氣泡靜電紡絲技術(shù)是ー項(xiàng)重要的制備納米纖維技術(shù)，有很多學(xué)者對(duì)其エ藝參數(shù)及噴絲體系等進(jìn)行了研究,如中國(guó)專利ZL200420020596. 3、ZL200410025622. 6等；美國(guó)專利US6616435、US6753454等。研究表明，除了尖端電位、流體粘度、電導(dǎo)率、接收距離和表面張力等因素，環(huán)境因素包括溫度、相対濕度對(duì)氣泡靜電紡絲得到的纖維尺度也有一定影響，但現(xiàn)有設(shè)備極少涉及對(duì)環(huán)境溫度的控制與調(diào)節(jié)，大部分的氣泡靜電紡絲裝置都沒有溫度調(diào)節(jié)與控制裝置，一般只能選擇室溫，生產(chǎn)可控制性教差，易造成產(chǎn)品質(zhì)量差異性大，生產(chǎn)效率降低等。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出了ー種氣泡靜電紡絲裝置，該氣泡靜電紡絲裝置能夠在靜電紡絲過程中，通過外加的溫度控制裝置，對(duì)氣泡溫度進(jìn)行控制，從而降低環(huán)境因素對(duì)氣泡靜電紡絲過程的影響，提高生產(chǎn)可控性，有利于實(shí)現(xiàn)納米纖維的大規(guī)模エ業(yè)化生產(chǎn)。根據(jù)本發(fā)明的目的提出的ー種氣泡靜電紡絲裝置，包括貯液池、高壓靜電發(fā)生器、氣泵、噴氣管、導(dǎo)氣管、金屬電極、接收極板、接地電極和加熱裝置，所述貯液池為裝有溶液或熔體的容器，所述加熱裝置對(duì)貯液池的容器壁進(jìn)行加熱。優(yōu)選的，所述加熱容置為保溫容器，里面裝有載熱媒質(zhì)，所述貯液池設(shè)于該載熱媒質(zhì)之中。優(yōu)選的，所述載熱媒質(zhì)為液體，其溫度高于所述貯液池中的溶液或熔體溫度。優(yōu)選的，所述載熱媒質(zhì)的液面高于所述貯液池中的溶液或熔體液面。優(yōu)選的，所述加熱裝置為電熱絲，該電熱絲連接于所述貯液池的側(cè)部或底部之一的至少ー個(gè)容器壁上。
優(yōu)選的，進(jìn)ー步包括用于對(duì)所述貯液池中的溶液或熔體進(jìn)行攪拌的攪拌器。優(yōu)選的，所述噴氣管設(shè)置于所述貯液池的溶液或熔體之中，該噴氣管的管ロ低于所述貯液池的溶液或熔體液面。優(yōu)選的，所述導(dǎo)氣管連接所述氣泵和所述噴氣管。優(yōu)選的，所述金屬電極設(shè)置于所述噴氣管中，并與所述高壓靜電發(fā)生器電性連接。優(yōu)選的，所述接受極板電性連接與所述接地電極上，并與所述貯液池的溶液或熔體之間形成電場(chǎng)。上述的氣泡靜電紡絲裝置，増加了對(duì)貯液池的加熱裝置，通過貯液池的容器壁將熱量傳導(dǎo)至里面的溶液或熔體中，從而使溶液或熔體的溫度具有人為的可控性，從而降低環(huán)境因素對(duì)氣泡靜電紡絲過程的影響，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明氣泡靜電紡絲裝置第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明氣泡靜電紡絲裝置第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式正如背景技術(shù)中所述的，現(xiàn)有的氣泡靜電紡絲裝置，在靜電紡絲過程中，缺乏對(duì)溫度的有效控制，完全依賴于環(huán)境溫度。然而環(huán)境溫度會(huì)給靜電紡絲過程帶來不可控的不確定因素，使產(chǎn)品質(zhì)量的差異性較大，對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)造成不良影響。因此，本發(fā)明提出了一種可以控制氣泡溫度的氣泡靜電紡絲裝置。該氣泡靜電紡絲裝置在貯液池的容器壁上増加了一個(gè)加熱裝置，可以對(duì)貯液池的容器壁進(jìn)行加熱，使貯液池中的溶液或熔體溫度維持在人為控制的所需溫度上，從而降低由環(huán)境溫度變化引起的產(chǎn)品品質(zhì)的波動(dòng)，提升工作效率。具體地，該加熱裝置可以是利用外部具有一定熱量的載熱媒質(zhì)，比如水、油等液體，或者熱沙、熱鹽等固體。將貯液池設(shè)置于這些載熱媒質(zhì)中，通過熱傳導(dǎo)對(duì)貯液池中的溶液或熔體進(jìn)行加熱或保溫，從而達(dá)到本發(fā)明的目的。該加熱裝置也可以是設(shè)置在貯液池的容器壁上的電熱絲等直接加熱器件，通過對(duì)貯液池的容器壁直接加熱，使貯液池中的溶液或熔體溫度維持在所需溫度上。進(jìn)ー步地，為了使貯液池中的溶液或熔體溫度均勻分布，還可以在該氣泡靜電紡絲裝置上設(shè)置ー個(gè)攪拌器，通過對(duì)溶液或熔體的攪拌，使貯液池容器壁上的熱量均勻分散到整個(gè)貯液池中的溶液或熔體之中，進(jìn)ー步提升本發(fā)明的氣泡靜電紡絲裝置做制作出來的納米纖維的品質(zhì)穩(wěn)定性。下面，將通過具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的氣泡靜電紡絲裝置進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。第一實(shí)施方式請(qǐng)參見圖1，圖I是本發(fā)明第一實(shí)施方式下的氣泡靜電紡絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該氣泡靜電紡絲裝置包括貯液池I、加熱裝置2、高壓靜電發(fā)生器3、氣泵4、噴氣管
5、導(dǎo)氣管6、金屬電極7、接收極板8、接地電極9、攪拌器10組成。所述貯液池I為內(nèi)空容器，其容器壁最好是熱的良導(dǎo)體，里面設(shè)有用以作為納米纖維源的溶液或熔體。所述噴氣管5設(shè)置于該貯液池I中，并通過導(dǎo)氣管6與氣泵4相連，所述氣泵4用以提供正壓氣體，該正壓氣體從噴氣管5中噴出，在溶液或熔體中形成氣泡，氣泵4具體可以為高壓氣瓶、氣筒、手動(dòng)擠壓氣嘴等。噴氣管5的噴嘴應(yīng)低于貯液池I中溶液或熔體液面。所述金屬電極7設(shè)置于噴氣管5中，該金屬電極7與高壓靜電發(fā)生器3電性連接，貯液池I中的溶液或熔體通過金屬電極7與高壓靜電發(fā)生器3相連，貯液池上方設(shè)有連接接地電極9的接收極板8，該接收極板8與貯液池I中的溶液或熔體之間形成電場(chǎng)。在本實(shí)施方式中，所述加熱裝置2為ー種保溫容器，里面裝有載熱媒質(zhì)，該載熱媒質(zhì)可以是水、油等液體，也可以是熱沙、熱鹽等固體。貯液池I設(shè)于該載熱媒質(zhì)之中，由于載熱媒質(zhì)的溫度高于貯液池I中的溶液或熔體溫度，所以通過貯液池I的容器壁將載熱媒質(zhì)中的熱量傳導(dǎo)至溶液或熔體中。這里載熱媒質(zhì)的溫度可以是通過外部加熱達(dá)到所需的溫度后，裝載到該保溫容易里，也可以使保溫容器具有加熱功能，對(duì)裝載在里面的載熱媒質(zhì)進(jìn)行加熱，從而達(dá)到所需的溫度。特別的，當(dāng)該載熱媒質(zhì)為液體時(shí)，該載熱媒質(zhì)的液面應(yīng)當(dāng)高于 貯液池I中的溶液或熔體液面，這樣能夠?qū)A液池I中的溶液或熔體進(jìn)行整體加熱，使熱量更快、更均勻的分布。進(jìn)ー步地，為了使貯液池I中的溶液或熔體溫度均勻分布，還可以在該氣泡靜電紡絲裝置上設(shè)置ー個(gè)攪拌器10，通過對(duì)溶液或熔體的攪拌，使貯液池容器壁上的熱量均勻分散到整個(gè)貯液池I中的溶液或熔體之中，進(jìn)ー步提升本發(fā)明的氣泡靜電紡絲裝置做制作出來的納米纖維的品質(zhì)穩(wěn)定性。本發(fā)明裝置工作時(shí)，首先在貯液池I中加入溶液或熔體，在加熱裝置2中加入載熱媒質(zhì)，比如熱水，熱水的液面要高于貯液池I的溶液或熔體液面，加熱裝置可以使貯液池I中溶液或熔體均勻受熱；打開氣泵4，被加熱的溶液或熔體表面可出現(xiàn)有規(guī)律的液泡；然后打開高也靜電發(fā)生器3，溶液或熔體內(nèi)部自由電荷在高壓靜電作用下被極化，特別是氣泡頂端，在適當(dāng)條件下，由于靜電力的作用，氣泡頂端就會(huì)產(chǎn)生噴射細(xì)流射向與接地電極9相連的接收極板8，即可得到大量的納米纖維。第二實(shí)施方式請(qǐng)參見圖2，圖2是本發(fā)明第二實(shí)施方式下的氣泡靜電紡絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該氣泡靜電紡絲裝置包括貯液池I、高壓靜電發(fā)生器3、氣泵4、噴氣管5、導(dǎo)氣管6、金屬電極7、接收極板8、接地電極9、攪拌器10、熱傳感器11和加熱裝置12組成。貯液池I中設(shè)有噴氣管5，噴氣管5通過導(dǎo)氣管6與氣泵4相連，噴氣管5的噴嘴應(yīng)低于貯液池I中溶液或熔體液面。金屬電極7設(shè)于噴氣管5中，貯液池I通過金屬電極7與高壓靜電發(fā)生器3相連，貯液池上方設(shè)有連接接地電極9的接收極板8。
在本實(shí)施方式中，加熱裝置12比如是電熱絲，連接在熱傳感器11上，而熱傳感器11可以是接觸在貯液池I容器壁上的導(dǎo)熱媒質(zhì)，也可以是貯液池I的容器壁本身。在后一種情況中，該加熱裝置12可以通過連接在貯液池的側(cè)部或底部之一的至少ー個(gè)容器壁上，將熱量傳導(dǎo)至貯液池I中的溶液或熔體中去。進(jìn)ー步地，為了使貯液池I中的溶液或熔體溫度均勻分布，還可以在該氣泡靜電紡絲裝置上設(shè)置ー個(gè)攪拌器10，通過對(duì)溶液或熔體的攪拌，使貯液池容器壁上的熱量均勻分散到整個(gè)貯液池I中的溶液或熔體之中，進(jìn)ー步提升本發(fā)明的氣泡靜電紡絲裝置做制作出來的納米纖維的品質(zhì)穩(wěn)定性。本發(fā)明裝置工作時(shí)，首先在貯液池I中加入溶液或熔體，對(duì)加熱裝置12通電產(chǎn)生熱量，將熱量通過熱傳感器11傳導(dǎo)至貯液池I中溶液或熔體，并利用攪拌器10使溶液或熔 體均勻受熱；打開氣泵4，被加熱的溶液或熔體表面可出現(xiàn)有規(guī)律的液泡；然后打開高也靜電發(fā)生器3，溶液或熔體內(nèi)部自由電荷在高壓靜電作用下被極化，特別是氣泡頂端，在適當(dāng)條件下，由于靜電力的作用，氣泡頂端就會(huì)產(chǎn)生噴射細(xì)流射向與接地電極9相連的接收極板8，即可得到大量的納米纖維。綜上所述，本發(fā)明提出了ー種氣泡靜電紡絲裝置，該氣泡靜電紡絲裝置在貯液池的容器壁上増加了一個(gè)加熱裝置，可以對(duì)貯液池的容器壁進(jìn)行加熱，使貯液池中的溶液或熔體溫度維持在人為控制的所需溫度上，從而降低由環(huán)境溫度變化引起的產(chǎn)品品質(zhì)的波動(dòng)，提升工作效率。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種氣泡靜電紡絲裝置，包括貯液池、高壓靜電發(fā)生器、氣泵、噴氣管、導(dǎo)氣管、金屬電極、接收極板、接地電極，所述貯液池為裝有溶液或熔體的容器，其特征在于所述氣泡靜電裝置還包括對(duì)貯液池的容器壁進(jìn)行加熱的加熱裝置。
2.如權(quán)利要求I所述的氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述加熱容置為保溫容器，里面裝有載熱媒質(zhì)，所述貯液池設(shè)于該載熱媒質(zhì)之中。
3.如權(quán)利要求2所述的氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述載熱媒質(zhì)為液體，其溫度高于所述貯液池中的溶液或熔體溫度。
4.如權(quán)利要求3所述的氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述載熱媒質(zhì)的液面高于所述貯液池中的溶液或熔體液面。
5.如權(quán)利要求I所述的氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述加熱裝置為電熱絲，該電熱絲連接于所述貯液池的側(cè)部或底部之一的至少一個(gè)容器壁上。
6.如權(quán)利要求I所述的氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于進(jìn)一步包括用于對(duì)所述貯液池中的溶液或熔體進(jìn)行攪拌的攪拌器。
7.如權(quán)利要求I所述的氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述噴氣管設(shè)置于所述貯液池的溶液或熔體之中，該噴氣管的管口低于所述貯液池的溶液或熔體液面。
8.如權(quán)利要求I所述的氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述導(dǎo)氣管連接所述氣泵和所述噴氣管。
9.如權(quán)利要求I所述的氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述金屬電極設(shè)置于所述噴氣管中，并與所述高壓靜電發(fā)生器電性連接。
10.如權(quán)利要求I所述的氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述接受極板電性連接與所述接地電極上，并與所述貯液池的溶液或熔體之間形成電場(chǎng)。
全文摘要
一種氣泡靜電紡絲裝置，該氣泡靜電紡絲裝置在貯液池的容器壁上增加了一個(gè)加熱裝置，可以對(duì)貯液池的容器壁進(jìn)行加熱，使貯液池中的溶液或熔體溫度維持在人為控制的所需溫度上，從而降低由環(huán)境溫度變化引起的產(chǎn)品品質(zhì)的波動(dòng)，提升工作效率。
文檔編號(hào)D01D5/00GK102677197SQ201210185550
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者何吉?dú)g, 周麗霞, 孔海燕 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)