本實用新型屬于靜電紡絲領(lǐng)域，涉及一種環(huán)境自動控制型靜電紡絲裝置。

背景技術(shù)：

1934年，靜電紡絲由Anton Formalas等人發(fā)明，并已經(jīng)逐漸發(fā)展成為制備聚合物(或聚合物復(fù)合)微納米纖維的一種簡單有效的技術(shù)。其能將大部分(無機復(fù)合)聚合物及其共聚物、衍生物等成功地制備成直徑3nm-5μm范圍內(nèi)的微納米纖維。其基本原理是：在高壓直流電源的作用下，針尖噴頭與紡絲纖維接收板之間形成高壓靜電場，聚合物基溶液在針尖處形成液滴表面會聚集電荷并產(chǎn)生大量的靜電荷。隨著電壓增大，液滴所受的靜電力(庫侖力)隨之增大，當(dāng)該靜電力與液滴的表面張力達到平衡時，針尖噴口處的液滴會被拉伸形成泰勒(Taylor)椎。當(dāng)靜電力進一步增大時，帶電液滴克服自身的表面張力形成帶電噴射流，帶電噴射流在電場力的作用下，溶劑迅速揮發(fā)并發(fā)生固化導(dǎo)致射流發(fā)生多級劈裂，沉積在接收板時形成微納米纖維。靜電紡絲技術(shù)所制備的微納米纖維以其比表面積大、分散性好、均勻連續(xù)性高、高孔隙率、空間互聯(lián)等物理特性被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。隨著納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，靜電紡絲技術(shù)作為一種簡單高效的可生產(chǎn)納米纖維的新型加工技術(shù)，將在過濾和防護、食品工程、能源存儲、納米傳感、催化、生物醫(yī)藥工程等領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。

靜電紡絲過程中，影響靜電紡絲纖維的形貌和性質(zhì)的參數(shù)有很多，主要包括三個方面：(1)靜電紡絲聚合物基溶液本身的性質(zhì)，包括聚合物的分子量、溶液的表面張力、導(dǎo)電性和粘度；(2)靜電紡絲過程中的加工參數(shù)，包括電壓、給液速率、溶液溫度、收集器種類、噴頭直徑以及收集器和噴頭之間的距離等；(3)靜電紡絲過程中的周圍環(huán)境因素，如環(huán)境溫度、濕度、大氣壓等。實驗研究表明環(huán)境溫度和濕度條件直接影響紡絲纖維的直徑和均一性，甚至是聚合物基前軀體溶液的可紡性。因此如何保證靜電紡絲設(shè)備加工環(huán)境的溫濕度穩(wěn)定可控是保證紡絲良好穩(wěn)定性的前提，是目前靜電紡絲發(fā)展亟需解決的問題。

傳統(tǒng)的可控恒溫恒濕靜電紡絲設(shè)備(CN201310298330、CN201610046511、CN201410185560、CN201310151101、CN201520905472)一般都采用除濕機即壓縮機和蒸發(fā)器來保證箱體內(nèi)的濕度，但這樣做的缺點是在除濕過程中，一方面壓縮機的振動及噪音比較大；另一方面除濕機這種物理方法的除濕效率比較低，將環(huán)境濕度降到10％RH左右需要的時間很長，除濕過程中也會產(chǎn)生強烈的風(fēng)擾動，除此之外，除濕機在降低濕度的同時，往往會帶來環(huán)境溫度的升高(這是由除濕機的工作原理決定的)，這對紡絲來說是不能接受的。這些因素都會影響到紡絲的效果和可操作程度，因此在紡絲的過程中要避免振動、噪聲以及風(fēng)擾動，增強除濕效率，實現(xiàn)濕度和溫度的完全獨立控制。同時值得注意的是，傳統(tǒng)設(shè)備在調(diào)整工作溫度和濕度時需要實地調(diào)節(jié)，監(jiān)控和觀察紡絲狀態(tài)和效果時需要實時實地，這大大消耗了實驗操作人員的時間和精力，這給紡絲帶來了極大的不便利。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種環(huán)境自動控制型靜電紡絲裝置。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種環(huán)境自動控制型靜電紡絲裝置包括密封箱和安裝在密封箱內(nèi)的加濕器、化學(xué)除濕器、加熱裝置、溫濕度傳感器、攝像頭、高壓直流電源、紡絲控制器、紡絲推進裝置、收集板；所述的紡絲控制器與紡絲推進裝置相連，高壓直流電源輸出正極接紡絲推進裝置，負(fù)極連接收集板，紡絲推進裝置的針尖噴口與收集板正對設(shè)置；所述的化學(xué)除濕器包括靜音風(fēng)機、高效除濕介質(zhì)、通風(fēng)管道和阻風(fēng)器；通風(fēng)管道的一端設(shè)有靜音風(fēng)機，另一端設(shè)有阻風(fēng)器，通風(fēng)管道內(nèi)部設(shè)置有高效除濕介質(zhì)。

優(yōu)選的，所述的紡絲控制器為51單片機，所述的加濕器為超聲波加濕器。

優(yōu)選的，所述的紡絲推進裝置包括步進電機、活塞和針筒，針筒與步進電機相連，活塞和針筒配合，針筒頂端設(shè)有針尖噴口。

優(yōu)選的，所述的攝像頭正對針尖噴口和收集板所在區(qū)域。溫濕度傳感器與加濕器、化學(xué)除濕器、加熱裝置相隔一定距離。

進一步的，所述的靜電紡絲裝置還包括控制器，所述的控制器設(shè)置在密封箱外，所述的控制器、加濕器、化學(xué)除濕器、加熱裝置、溫濕度傳感器、攝像頭均設(shè)有wifi模塊，所述的控制器通過wifi模塊與加濕器、化學(xué)除濕器、加熱裝置、溫濕度傳感器、攝像頭相連。優(yōu)選的，所述的控制器為wifi網(wǎng)關(guān)。

更進一步的，所述的靜電紡絲裝置還包括移動終端，所述的移動終端通過wifi模塊與控制器通信。

本實用新型通過高效吸水介質(zhì)對環(huán)境中水分子進行化學(xué)吸附來實現(xiàn)濕度的調(diào)節(jié)，結(jié)合靜音低速風(fēng)機對空氣的更高效的除濕，在較短的時間(小于30分鐘)內(nèi)濕度最低可以達到10％RH左右，風(fēng)機產(chǎn)生的風(fēng)流在經(jīng)過高效吸水介質(zhì)時流速大大減弱，環(huán)境中無明顯風(fēng)擾動。結(jié)合超聲波加濕器、溫濕度探測器和控制器實現(xiàn)對空氣濕度的無振動、超靜音、無熱量、無空氣對流的調(diào)節(jié)。所有子設(shè)備上wifi模塊實現(xiàn)只要有網(wǎng)絡(luò)信號的地方就可以對溫濕度的實時監(jiān)控和參數(shù)自動協(xié)同調(diào)整，結(jié)合攝像頭，實現(xiàn)對紡絲狀態(tài)和效果的實時觀察，并可配合遠(yuǎn)程可控開關(guān)將靜電紡絲停掉，省時省力，將實驗操作人員從靜電紡絲實驗和生產(chǎn)中徹底解脫出來。

附圖說明

圖1是環(huán)境自動控制型靜電紡絲裝置的實例示意圖；

圖2是本實用新型帶移動終端和遠(yuǎn)程控制器的實例圖；

圖3是本實用新型化學(xué)除濕器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，密封箱1、化學(xué)除濕器2、溫濕度傳感器3、攝像頭4、加濕器5、加熱裝置6、移動終端7、控制器8、紡絲控制器9、紡絲推進裝置10、收集板11、高壓直流電源12、靜音風(fēng)機13、高效除濕介質(zhì)14、通風(fēng)管道15、阻風(fēng)器16。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。

如圖1和圖3所示，一種環(huán)境自動控制型靜電紡絲裝置包括密封箱1和安裝在密封箱1內(nèi)的加濕器5、化學(xué)除濕器2、加熱裝置6、溫濕度傳感器3、攝像頭4、高壓直流電源12、紡絲控制器9、紡絲推進裝置10、收集板11；所述的紡絲控制器9與紡絲推進裝置10相連，高壓直流電源12輸出正極接紡絲推進裝置10，負(fù)極連接收集板11，紡絲推進裝置10的針尖噴口與收集板11正對設(shè)置；所述的化學(xué)除濕器2包括靜音風(fēng)機13、高效除濕介質(zhì)14、通風(fēng)管道15和阻風(fēng)器16。通風(fēng)管道15的一端設(shè)有靜音風(fēng)機13，另一端設(shè)有阻風(fēng)器16。通風(fēng)管道15內(nèi)部設(shè)置有高效除濕介質(zhì)14。

高效除濕介質(zhì)可選用分子篩或氯化鈣，或其它具備吸水功能的材料或化合物。阻風(fēng)器用于降低風(fēng)速以及過濾可能的污染物粉塵顆粒，可以為透氣的薄紗。

溫濕度傳感器3模塊采用傳統(tǒng)的溫濕度傳感器3。除濕化學(xué)模塊采用高效吸水介質(zhì)與風(fēng)機相結(jié)合來除濕。超聲波加濕模塊則利用傳統(tǒng)的超聲波加濕器5來加濕；溫濕度傳感器3顯示密封箱1內(nèi)的濕度和濕度，加濕器5和化學(xué)除濕器2用于控制密封箱1內(nèi)的濕度，加熱裝置6用于控制溫度；攝像頭4用于實現(xiàn)對紡絲狀態(tài)和效果的實時觀察，紡絲控制器9控制紡絲推進裝置10。所述的上述設(shè)備通過設(shè)置在箱體上的開關(guān)進行控制。

在本發(fā)明的另一實施例中，所述的紡絲控制器9為51單片機，所述的加濕器5為超聲波加濕器5。所述的紡絲推進裝置10包括步進電機、活塞和針筒，活塞與步進電機相連，活塞和針筒配合，針筒頂端設(shè)有針尖噴口。優(yōu)選的，所述的攝像頭4正對針尖噴口和收集板11所在區(qū)域。溫濕度傳感器3與加濕器5、化學(xué)除濕器2、加熱裝置6相隔一定距離。

如圖2所示，為了實現(xiàn)自動控制和遠(yuǎn)程控制，在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述的靜電紡絲裝置還包括控制器8，所述的控制器8設(shè)置在密封箱1外，所述的控制器8、加濕器5、化學(xué)除濕器2、加熱裝置6、溫濕度傳感器3、攝像頭4均設(shè)有wifi模塊，所述的控制器8通過wifi模塊與加濕器5、化學(xué)除濕器2、加熱裝置6、溫濕度傳感器3、攝像頭4相連。

溫濕度傳感器3實時檢測靜電紡絲密封箱1箱內(nèi)的溫度和濕度，并將信號傳輸至總控制器8，控制器8基于靜電紡絲密封箱1內(nèi)恒定的溫度和濕度設(shè)定值，或一個設(shè)定的溫度或濕度范圍，該溫度或濕度信號與控制器8的設(shè)定值比較，控制器8輸出開關(guān)信號。

若濕度高于濕度A的設(shè)定值，則控制器8命令化學(xué)除濕模塊打開，進行除濕，當(dāng)濕度低于濕度A的最低濕度時則控制器8命令化學(xué)除濕模塊關(guān)閉。當(dāng)濕度低于濕度B的設(shè)定值時，則控制器8命令超聲波加濕模塊打開進行加濕，當(dāng)濕度高于濕度B的最大設(shè)定值時，則控制器8命令超聲波加濕模塊關(guān)閉停止加濕。當(dāng)溫度低于溫度的設(shè)定值時，則控制器8命令加熱模塊打開進行加熱，當(dāng)溫度高于溫度的最大設(shè)定值時，則控制器8命令加熱模塊關(guān)閉，停止加熱。紡絲控制器9控制紡絲推進裝置10，可以設(shè)置推進速率，工作時間等參數(shù)。

在本發(fā)明的另一個實施例中，所述的靜電紡絲裝置還包括移動終端7，所述的移動終端7通過wifi模塊與控制器8通信。

同時控制器8通過wifi和無線移動終端7相連，從而可以通過無線移動終端7來實時查看溫度和濕度并設(shè)置濕度A、濕度B和溫度的參數(shù)，即化學(xué)除濕模塊的工作范圍和超聲波加濕模塊的工作范圍以及加熱模塊的工作范圍。同時與攝像頭4監(jiān)視模塊相連，可以實時觀測靜電紡絲的狀態(tài)和效果，并決定靜電紡絲是否繼續(xù)進行或者停止紡絲。以上動作只要在有網(wǎng)絡(luò)的就可以操作。另外加熱裝置6也可以對紡好的微納米線進行一定溫度的加熱預(yù)處理。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。