專利名稱：一種間斷式離心熔體靜電紡絲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離心式靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為一種直接制備納米纖維的重要方法，靜電紡絲法具有設(shè)備簡單，操作容易等優(yōu)點(diǎn)，因此靜電紡絲技術(shù)引起了各國學(xué)者廣泛關(guān)注。目前，世界各國研究者對靜電紡絲進(jìn)行了諸多的研究和探索，已有100多種高聚物利用靜電紡絲法進(jìn)行了紡絲。但目前的靜電紡絲裝置存在很多缺點(diǎn)，比較普遍的靜電紡絲裝置采用單針頭，單針頭靜電紡絲裝置生產(chǎn)率只有0.1 I g/h，生產(chǎn)成本高，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；?；而多針頭靜電紡絲機(jī)射流之間因靜電作用相互排斥，使針頭堵塞，紡絲質(zhì)量低。為解決這些問題，本發(fā)明采用一種高速旋轉(zhuǎn)的甩盤，熔體可在離心力和電場力的共同作用下，形成射流，大大提高紡絲效率和纖維質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種間斷式離心熔體靜電紡絲裝置，主要包括底座、甩盤、接收圈、加熱盤以及溫控系統(tǒng)，熔體在離心力和靜電力的共同作用下進(jìn)行紡絲。本發(fā)明裝置中，甩盤中心凹陷處為加料皿·，物料放置于加料皿中，待物料加熱至熔融，開啟電機(jī)，使甩盤高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速從3000到30000r/min可調(diào),熔體在離心力的作用下甩至甩盤圓周，間斷供料,能夠觀察物料狀態(tài)。熔體通過甩盤圓周的針孔，附著在甩盤外壁形成大量微小液滴，小液滴在電場力和離心力的共同作用下形成泰勒錐，紡出大量纖維。這種離心熔體靜電紡絲裝置，間斷式供料，簡易方便，適合實(shí)驗(yàn)研究，并且結(jié)合了離心式紡絲與靜電紡絲兩種技術(shù)，使紡絲纖維直徑大大降低。本裝置也可以進(jìn)行離心溶液靜電紡絲。當(dāng)關(guān)閉加熱裝置時(shí)即可進(jìn)行常溫紡絲。本發(fā)明提出了一種間斷式離心熔體靜電紡絲裝置，加料皿四周開口，熔體通過開口進(jìn)入甩盤腔體內(nèi)，加料皿正上方為籠式支架，籠式支架鉚接在甩盤壁上，籠式支架上部中心處接高壓電源，可使高壓電源在甩盤高速旋轉(zhuǎn)時(shí)保持不繞線，甩盤為高壓電場正極，接收圈接地，為高壓電場負(fù)極，甩盤截面為兩端逐漸變窄，形狀為中部平、兩端尖，可使熔體在甩盤腔內(nèi)無積料充分流動(dòng)，針孔噴口均勻的分布在甩盤圓周壁上，針孔噴口直徑小于0.1mm,噴口間距大于5_。甩盤的外表面涂敷一層黑色涂料，提高輻射熱吸收率，甩盤與旋轉(zhuǎn)軸采用焊接方式連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸通過軸承固定于底座上，使旋轉(zhuǎn)軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)對中性好，甩盤下方依次為加熱盤、絕熱盤、接收圈，其中絕熱盤可采用陶瓷材料，加熱盤、絕熱盤、接收圈通過螺釘固定與底座上，本裝置溫控探頭采用非接觸式紅外溫度熱電偶，紅外溫度熱電偶、溫控箱、加熱盤組成本裝置的溫控系統(tǒng)。本發(fā)明提出的這種間斷式離心熔體靜電紡絲，能大大克服以往單針頭效率低和多針頭堵塞等缺點(diǎn)，提高紡絲效率，設(shè)備簡單，所得纖維直徑小且均勻。


圖1為本發(fā)明一種間斷式離心熔體靜電紡絲裝置剖視圖。圖中:1-籠式支架；2_加料皿；3-甩盤；4_針孔噴口 ；5_加熱盤；6_紡絲纖維；7-接收圈；8-接地；9_絕熱盤；10_底座；11_螺釘；12_軸承；13_旋轉(zhuǎn)軸；14_聯(lián)軸器，15-電機(jī)；16-溫控箱；17_高壓電源；18-紅外溫度熱電偶。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。如圖1所示，加料皿(2)凹陷深度為甩盤(3)厚度的1/2，籠式支架(I)采用導(dǎo)電性能好的剛絲鉚接在甩盤(3)上表面，高壓電源(17)接在籠式支架(I)頂部中心處，甩盤(3)直徑為160mm，尖端夾角為8。，針孔噴口(4)位于甩盤(3)壁的水平中心線上，直徑為1mm，間距為5mm，甩盤(3)外壁面涂敷一種黑色涂層，提高輻射熱吸收率，加熱盤(5)、絕熱盤(9)和接收圈(7)通過螺釘(11)固定在底座(10)上，防止裝置運(yùn)行過程中，因旋轉(zhuǎn)軸(13)高速旋轉(zhuǎn)引起晃動(dòng)；接收圈(7 )接地(8 )，采用高速變頻電機(jī)(15 )作為驅(qū)動(dòng)裝置，電機(jī)(15 )與旋轉(zhuǎn)軸(13)通過聯(lián)軸器(14)連接，旋轉(zhuǎn)軸(13)直徑為20mm，選用6003型軸承(12)，利用紅外溫度熱電偶(18)作為測溫探頭，熱電偶(18)和溫控箱(16)以及加熱盤(5)共同組成本裝置的溫控系統(tǒng)。紡絲過程中，將少量高聚物粒料放入加料皿(2)中，加熱到熔融時(shí)，開啟電機(jī)(15)，甩盤(3)高速旋轉(zhuǎn)，熔體被甩至甩盤(3)圓周針孔噴頭(4)處，在針孔噴口(4)處形成液滴，在離心力和電場力的共同作用下，形成泰勒錐，泰勒錐被拉伸噴射，最終產(chǎn)生大量紡絲纖維(6)，比以往的單針頭和多針頭式噴頭，紡絲效率得到提高，且紡絲纖維直徑更細(xì)更均勻 。
權(quán)利要求
1.一種間斷式離心熔體靜電紡絲裝置，主要包括底座、甩盤、接收圈、加熱盤以及溫控系統(tǒng)，甩盤中心凹陷處為加料皿，加料皿四周開口，熔體通過開口進(jìn)入甩盤腔體內(nèi)，加料皿正上方為籠式支架，籠式支架鉚接在甩盤壁上，籠式支架上部中心處接高壓電源，可使高壓電源在甩盤高速旋轉(zhuǎn)時(shí)保持不繞線，甩盤為高壓電場正極，接收圈接地，為高壓電場負(fù)極，甩盤與旋轉(zhuǎn)軸采用焊接方式連接，旋轉(zhuǎn)軸通過軸承固定于底座上，甩盤下方依次為加熱盤、絕熱盤、接收圈，其中絕熱盤可采用陶瓷材料，加熱盤、絕熱盤、接收圈通過螺釘固定與底座上，紅外溫度熱電偶、溫控箱、加熱盤組成溫控系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間斷式熔體靜電紡絲裝置，其特征在于紡絲熔體或溶液受離心力與電場力共同作用，裝置由甩盤提供離心力，高壓電源與接收圈提供電場力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 一種間斷式熔體靜電紡絲裝置，其特征在于加料皿周圍開口，間斷供料，能夠觀察物料狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間斷式熔體靜電紡絲裝置，其特征在于甩盤截面為兩端逐漸變窄，形狀為中部平、兩端尖，可使熔體在甩盤腔內(nèi)無積料充分流動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間斷式熔體靜電紡絲裝置，其特征在于甩盤外表面涂敷一種黑色涂料，提高輻射熱吸收率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間斷式熔體靜電紡絲裝置，其特征在于紡絲針孔噴口均勻分布于甩盤圓周，針孔噴口直徑小于0.1mm,噴口間距大于5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間斷式熔體靜電紡絲裝置，其特征在于測溫元件為非接觸式紅外溫度熱電偶。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間斷式熔體靜電紡絲裝置，其特征在于高速電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為 3000-30000 r/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間斷式熔體靜電紡絲裝置，其特征在于關(guān)閉加熱裝置后可實(shí)現(xiàn)常溫離心式溶液靜電紡絲。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種間斷式離心熔體靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領(lǐng)域。它主要包括甩盤、接收圈、底座和溫控系統(tǒng)，本裝置為間斷供料，可用于實(shí)驗(yàn)研究，甩盤中心凹陷處為加料皿，甩盤截面中間薄兩端尖，針孔噴口位于甩盤壁水平中心線處，甩盤通過籠式支架接高壓電，接收圈接地，甩盤由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)將紡絲熔體甩至甩盤圓周，通過圓周上的針孔噴口附著在外壁形成大量微小液滴，在電場力作用下噴射成絲。本發(fā)明利用電場力和離心力的共同作用實(shí)現(xiàn)靜電紡絲纖維的超細(xì)化，提高了紡絲效率。
文檔編號(hào)D01D5/00GK103215662SQ20131014743
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者劉勇, 宋天丹, 陳志遠(yuǎn), 李秀紅, 劉月星, 孫國林 申請人:北京化工大學(xué)