一種靜電紡絲裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種靜電紡絲裝置，包括噴射裝置、接收裝置和高壓電源，其中，噴射裝置包括：殼體、推動(dòng)活塞及噴頭，殼體內(nèi)部設(shè)有用于容納紡絲溶液的儲(chǔ)液腔并且一端形成一出液口，噴頭安裝于出液口處并且與高壓電源的正極電連接，接收裝置包括一與高壓電源的負(fù)極電連接的弧形板，弧形板的弧長(zhǎng)與板寬之比大于5:1，噴頭的噴液口朝向弧形板的內(nèi)板面并且正對(duì)弧面的中心位置。接收裝置創(chuàng)造性地采用弧長(zhǎng)與板寬之比較大的弧形板，且將噴頭設(shè)置在合適的位置，使噴頭與接收裝置之間的電場(chǎng)分布基本均勻，從而生產(chǎn)出厚度和細(xì)度均勻的納米纖維薄層板；而且通過安裝步進(jìn)電機(jī)能夠靈活地調(diào)節(jié)弧形板的半徑，從而能夠根據(jù)需求調(diào)整裝置。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種靜電紡絲裝置。 -種靜電紡絲裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 靜電紡絲就是高分子流體經(jīng)靜電霧化后分裂成聚合物微小射流，而不是一般的微 小液滴，聚合物微小射流可以運(yùn)行相當(dāng)長(zhǎng)的距離，最終固化成纖維。其工作原理是在噴絲頭 上加上高壓電源，隨著電壓的加大，接收裝置和噴絲頭間電場(chǎng)強(qiáng)度不斷增大，噴絲頭尖端液 體被逐漸拉長(zhǎng)，形成泰勒錐。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到某臨界值時(shí)，電場(chǎng)力克服溶液和熔融體表面張 力，射流從泰勒錐表現(xiàn)噴出，射流初始階段較為穩(wěn)定，呈現(xiàn)直線狀，隨著溶劑的蒸發(fā)、電場(chǎng)強(qiáng) 度下降等因素的影響，射流開始以螺旋狀向前運(yùn)動(dòng)，最終無(wú)序地分布在接收裝置上。
[0003] 目前的接收裝置一般為平板或滾筒，接收面均為直線型，由于電場(chǎng)與距離的平方 成反比，故電場(chǎng)在接收裝置中間部分的強(qiáng)度明顯大于接收裝置兩端，因而紡出的納米纖維 在整個(gè)接收面上排布極不均勻。綜合來(lái)說(shuō)，靜電紡絲是目前制備聚合物納米纖維的一種有 效、便捷的方法，但是如何提高紡絲的均勻性是困擾業(yè)界的一大問題。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠生產(chǎn)出厚度均勻、 細(xì)度均勻、排序規(guī)則的靜電紡絲裝置，尤其適用于制備薄層板。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案：
[0006] -種靜電紡絲裝置，包括噴射裝置、接收裝置和電壓范圍為l_30kV的高壓電源， 其中，噴射裝置包括：殼體、推動(dòng)活塞及噴頭，所述殼體內(nèi)部設(shè)有用于容納紡絲溶液的儲(chǔ)液 腔并且一端形成一出液口，所述噴頭安裝于出液口處并且與高壓電源的正極電連接，所述 接收裝置包括一與高壓電源的負(fù)極電連接的弧形板，弧形板的弧長(zhǎng)與板寬之比大于5:1，所 述噴頭的噴液口朝向弧形板的內(nèi)板面并且正對(duì)弧面的中心位置。
[0007] 優(yōu)選地，噴液口與弧面中心位置之間的距離為：（1± 10%)*弧形板半徑。
[0008] 具體地，弧形板半徑為8-50cm。
[0009] 優(yōu)選地，前述弧形板的外板面的中部連接有與板寬方向一致的定位條，且定位條 兩端不超出弧形板。
[0010] 前述推動(dòng)活塞還連接一流量控制器。
[0011] 前述弧形板和噴頭均能夠?qū)щ姟?br> [0012] 前述弧形板的內(nèi)板面緊貼一錫紙板層以作為薄層板的載體。
[0013] 前述定位條由絕緣材料制成。
[0014] 前述弧形板的外板面的兩端對(duì)稱安裝兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)以調(diào)節(jié)弧形板的半徑。
[0015] 前述紡絲溶液為聚酰胺溶液。
[0016] 本實(shí)用新型的有益之處在于：接收裝置創(chuàng)造性地采用弧長(zhǎng)與板寬之比較大的弧形 板，且將噴頭設(shè)置在合適的位置，使噴頭與接收裝置之間的電場(chǎng)分布基本均勻，從而生產(chǎn)出 厚度和細(xì)度均勻的納米纖維薄層板；而且通過安裝步進(jìn)電機(jī)能夠靈活地調(diào)節(jié)弧形板的半 徑，從而能夠根據(jù)需求調(diào)整裝置。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本實(shí)用新型的一種靜電紡絲裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖中附圖標(biāo)記的含義：1、噴射裝置，11、殼體，111、儲(chǔ)液腔，112、出液口，12、推動(dòng)活 塞，13、噴頭，131、噴液口，2、接收裝置，21、弧形板，211、內(nèi)板面，212、外板面，L、弧長(zhǎng)，D、板 寬，22、步進(jìn)電機(jī)，23、絕緣板，24、定位條，3、高壓電源，4、流量控制器。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作具體的介紹。
[0020] 參見圖1，該靜電紡絲裝置包括噴射裝置1、接收裝置2和高壓電源3。其中高壓 電源3的電壓范圍為l_30kV，用于在噴射裝置1和接收裝置2之間構(gòu)建強(qiáng)電場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn) 靜電紡絲。噴射裝置1是將紡絲溶液噴出的一個(gè)裝置，具體包括：殼體11、推動(dòng)活塞12及 噴頭13,殼體11內(nèi)部設(shè)有用于容納紡絲溶液的儲(chǔ)液腔111并且在一端形成一出液口 112， 推動(dòng)活塞12用于將紡絲溶液從出液口 112推出最終從噴頭13射出，噴頭13安裝于出液口 112處并且與高壓電源3的正極電連接；接收裝置2包括一與高壓電源3的負(fù)極電連接的 弧形板21。這里補(bǔ)充說(shuō)明一下，也可以采用噴頭13連接負(fù)電極、弧形板21連接正電極的技 術(shù)方案。為了在噴射裝置1和接收裝置2之間構(gòu)建強(qiáng)電場(chǎng)，弧形板21和噴頭13均能夠?qū)?電，形式多樣，兩者可以是整體由銅、鐵、銀等導(dǎo)電材料制成的，也可以通過在絕緣材料中嵌 入一些導(dǎo)電材料制成，只要能夠構(gòu)建強(qiáng)電場(chǎng)即可。
[0021] 申請(qǐng)人:通過深入的理論研討結(jié)合反復(fù)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)弧形板21的弧長(zhǎng)L與板寬D之 比大于5:1、噴頭13的噴液口 131朝向弧形板21的內(nèi)板面211并且正對(duì)弧面的中心位置 時(shí)，得到的納米纖維薄層板的厚度和細(xì)度均一性相當(dāng)高。紡絲溶液被靜電霧化為聚合物微 小射流后，在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，由噴頭13的噴液口 131運(yùn)行至弧形板21上，最終固化成納 米纖維薄層板。為了便于取下制備出的薄層板，在弧形板21的內(nèi)板面211緊貼一錫紙板層 作為薄層板的載體，當(dāng)納米纖維薄層板均勻噴射至錫紙板上后，取下錫紙板，通風(fēng)干燥后即 制備完成納米纖維薄層板。
[0022] 本實(shí)用新型中可選用任意的聚合物溶液作為紡絲溶液，優(yōu)選采用聚酰胺溶液，這 是因?yàn)榫埘０啡芤耗軌蛴糜诙喾N化合物尤其是黃酮類化合物的薄層和點(diǎn)樣分析，檢測(cè)限更 低，檢測(cè)靈敏度更高，檢測(cè)結(jié)果也更加準(zhǔn)確。為了控制紡絲溶液的噴出速度，推動(dòng)活塞12還 連接一流量控制器4,流量控制器4通過監(jiān)控推動(dòng)活塞12的推進(jìn)速度從而控制和調(diào)節(jié)紡絲 溶液的噴出速度。
[0023] 本實(shí)用新型中，噴液口 131的位置對(duì)于產(chǎn)品的形態(tài)有重大影響，噴射裝置1整體 距離弧形板21的距離是可以調(diào)節(jié)的，具體到圖1中，即噴射裝置1整體可以左右移動(dòng)作為 進(jìn)一步的優(yōu)化，經(jīng)過反復(fù)研究，創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)，噴液口 131與弧面中心位置之間的最佳距離 為：（1 ± 10%)*弧形板21半徑，在該距離下，既能保證制備的纖維薄層板的厚度和細(xì)度的均 一性好，還能使排序更加規(guī)則。優(yōu)選地，弧形板21半徑為8-50cm，可以通過更換弧形板21 來(lái)獲得不同的弧形板21半徑，但是這在實(shí)際操作中很麻煩，所以，如圖1所示，本實(shí)用新型 中，在弧形板21的外板面212的兩端對(duì)稱安裝兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)22以調(diào)節(jié)弧形板21的半徑， 靈活而且方便，當(dāng)然，這就要求弧形板21的形狀是能夠發(fā)生變化的，即具有一定的柔性，這 是很容易理解和想到的，此處不作贅述。為了防止電機(jī)對(duì)強(qiáng)電場(chǎng)造成干擾，電機(jī)與弧形板21 通過一絕緣板23實(shí)現(xiàn)連接。
[0024] 進(jìn)一步地，在弧形板21的外板面212的中部連接有與板寬D方向一致的定位條 24,且定位條24兩端不超出弧形板21。優(yōu)選地，定位條24由絕緣材料制成，防止外界對(duì)電 場(chǎng)造成干擾，進(jìn)一步確保紡絲質(zhì)量。定位條24的橫截面形狀可以為方形、長(zhǎng)方形、三角形或 者梯形，用于和與之配合的一固定裝置（圖中未示出）連接使用，當(dāng)然，固定裝置上設(shè)置有與 定位條24的截面形狀相匹配的仿形容納凹槽。
[0025] 本實(shí)用新型的靜電紡絲裝置尤其適用于制備厚度均勻、細(xì)度均勻、排序規(guī)則的納 米纖維薄層板，對(duì)圖1所示的靜電紡絲裝置制備得到的納米聚酰胺纖維薄層板進(jìn)行分析， 在薄層板上均勻地選取20處測(cè)試其厚度以及細(xì)度(單位為nm)，結(jié)果顯示，各處厚度偏離厚 度均值的最大幅度不超過±5%，各處細(xì)度偏離細(xì)度均值的最大幅度不超過±3%，而采用現(xiàn) 有技術(shù)中的一般裝置，厚度與細(xì)度的最大偏離一般都在10%以上，所以本實(shí)用新型的優(yōu)越 之處顯而易見。
[0026] 以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員 應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本實(shí)用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式 所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種靜電紡絲裝置，其特征在于，包括噴射裝置、接收裝置和電壓范圍為l-30kV的 高壓電源，所述噴射裝置包括：殼體、推動(dòng)活塞及噴頭，所述殼體內(nèi)部設(shè)有用于容納紡絲溶 液的儲(chǔ)液腔并且一端形成一出液口，所述噴頭安裝于出液口處并且與高壓電源的正極電連 接，所述接收裝置包括一與高壓電源的負(fù)極電連接的弧形板，弧形板的弧長(zhǎng)與板寬之比大 于5:1，所述噴頭的噴液口朝向弧形板的內(nèi)板面并且正對(duì)弧面的中心位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜電紡絲裝置，其特征在于，噴液口與弧面中心位置之 間的距離為：（1 ± 10%) *弧形板半徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種靜電紡絲裝置，其特征在于，弧形板半徑為8-50cm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜電紡絲裝置，其特征在于，所述弧形板的外板面的中 部連接有與板寬方向一致的定位條，且定位條兩端不超出弧形板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜電紡絲裝置，其特征在于，所述推動(dòng)活塞還連接一流 量控制器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜電紡絲裝置，其特征在于，所述弧形板和噴頭均能夠 導(dǎo)電。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種靜電紡絲裝置，其特征在于，所述弧形板的內(nèi)板面緊貼 一錫紙板層以作為薄層板的載體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種靜電紡絲裝置，其特征在于，所述定位條由絕緣材料制 成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的一種靜電紡絲裝置，其特征在于，所述弧形板的外 板面的兩端對(duì)稱安裝兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)以調(diào)節(jié)弧形板的半徑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種靜電紡絲裝置，其特征在于，所述紡絲溶液為聚酰胺溶 液。
【文檔編號(hào)】D01D5/00GK203904515SQ201420326608
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】郝利君, 王娜, 陳蓉, 楊盈盈, 沈衛(wèi)陽(yáng), 呂青林, 王志剛, 郭靜沫, 張駿馳 申請(qǐng)人:中國(guó)藥科大學(xué), 環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所