專利名稱：靜電紡絲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于靜電紡絲領(lǐng)域，特別是涉及一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、極大長徑比、高表面活性、優(yōu)越的機械性能(高強高韌)等特點，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)制備超細纖維，制備的超細纖維直徑一般在幾十納米至一微米之間，紡絲條件適當時纖維直徑可達I納米。靜電紡絲法制備超細纖維的基本原理可以簡單概括為，聚合物溶液或熔體在高壓靜電場中電場力的作用下，從毛細管或者氣泡的末端形成射流飛向接收裝置，射流在到達接收裝置的過程中產(chǎn)生高度拉伸，纖維變細，同時溶液中的溶劑蒸發(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。氣泡靜電紡絲技術(shù)是一項重要的制備納米纖維技術(shù)，有很多學者對其工藝參數(shù)及噴絲體系等進行了研究,如中國專利ZL200420020596. 3、ZL200410025622. 6等；美國專利US6616435、US6753454等。研究表明，除了尖端電位、流體粘度、電導率、接收距離和表面張力等因素，環(huán)境因素包括溫度、相對濕度對氣泡靜電紡絲得到的纖維尺度也有一定影響，但現(xiàn)有設備極少涉及對環(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。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型提出了一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，對氣泡溫度進行控制，從而降低環(huán)境因素對氣泡靜電紡絲過程的影響，提高生產(chǎn)可控性，有利于實現(xiàn)納米纖維的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。根據(jù)本實用新型的目的提出的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、導氣管、金屬電極、接收極板、接地電極和恒溫裝置，所述貯液池為裝有溶液或熔體的容器，所述貯液池和所述接收極板設置于該恒溫室裝置內(nèi)部。優(yōu)選的，所述恒溫裝置為溫度可調(diào)式恒溫箱。優(yōu)選的，所述恒溫裝置為恒溫室。優(yōu)選的，所述高壓靜電發(fā)生器、氣泵、導氣管以及接地電極設置于所述恒溫室內(nèi)部。優(yōu)選的，所述恒溫裝置包括溫度設定裝置、溫度檢測裝置以及調(diào)溫裝置。優(yōu)選的，所述調(diào)溫裝置包括制熱裝置和制冷裝置。[0011]優(yōu)選的，所述噴氣管設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。優(yōu)選的，所述導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，所述接收極板電性連接于所述接地電極上，并與所述貯液池的溶液或熔體之間形成電場。上述的氣泡靜電紡絲裝置，通過將靜電拉絲用的貯液池以及接收電極設置在一恒溫裝置中，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實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實用新型靜電紡絲裝置第一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型靜電紡絲裝置第二實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
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，對大規(guī)模生產(chǎn)造成不良影響。因此，本實用新型提出了一種可以控制環(huán)境溫度的氣泡靜電紡絲裝置。該氣泡靜電紡絲裝置通過將貯液池和接收極板設置在一個恒溫裝置中，使靜電紡絲過程中的環(huán)境溫度被恒溫裝置固定在一個恒定溫度上，從而避免了由環(huán)境溫度變化引起的產(chǎn)品品質(zhì)的波動，提升工作效率。具體地，該恒溫裝置可以是一種恒溫箱或者恒溫室。當該恒溫裝置為恒溫箱時，通常在靜電紡絲裝置為小規(guī)模生產(chǎn)的情況下使用，比如靜電紡絲裝置的接收極板只是一塊小的平面板，所接收到的納米纖維量不多。此時，只需將靜電紡絲裝置的貯液池以及接收極板設置于該恒溫箱內(nèi)即可。而當靜電紡絲裝置體積較大時，尤其是其接收極板為大平面極板或者滾筒極板時，則需要將該靜電紡絲放置的所有組成部分都放入一個恒溫室內(nèi)，通過該恒溫室對內(nèi)部溫度的控制作用，來固定靜電紡絲過程中的環(huán)境溫度。下面，將通過具體實施方式
對本實用新型的氣泡靜電紡絲裝置進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。第一實施方式請參見圖1，圖I是本實用新型第一實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、恒溫裝置2、高壓靜電發(fā)生器3、氣泵4、噴氣管5、導氣管6、金屬電極7、接收極板8、接地電極9。所述貯液池I為內(nèi)空容器，其容器壁最好是熱的良導體，里面設有用以作為納米纖維源的溶液或熔體。所述噴氣管5設置于該貯液池I中，并通過導氣管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、手動擠壓氣嘴等。噴氣管5的噴嘴應低于貯液池I中溶液或熔體液面。所述金屬電極7設置于噴氣管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。在本實施方式中，所述恒溫裝置2為一種恒溫箱，貯液池I和接收極板8設置于該恒溫箱內(nèi)。該恒溫箱可以是一種一面設有觀察窗口、并能對箱體內(nèi)部溫度進行設定的裝置。進一步地，該恒溫箱包括溫度設定裝置、溫度檢測裝置以及調(diào)溫裝置(圖中未示出)。其中溫度設定裝置比如是一種輸入鍵盤或調(diào)解旋鈕，將該溫度設定裝置安裝在恒溫箱的箱體外表面，人員可以通過該溫度設定裝置進行設定溫度的輸入，比如需要將箱內(nèi)溫度恒定在60度，則通過輸入鍵盤輸入60度或者將調(diào)解旋鈕指示在60度上即可。該溫度檢測裝置設置在恒溫箱的箱體內(nèi)部,用以檢測箱體內(nèi)部的溫度情況,對恒溫箱的內(nèi)部溫度進行實時監(jiān)控。該調(diào)溫裝置進一步包括制冷裝置和制熱裝置，對箱體內(nèi)部可以分別進行冷氣和熱氣的輸入。開始工作時，當恒溫箱接收到人員的輸入溫度后，啟動溫度檢測裝置對箱內(nèi)溫度進行檢測，并判斷與人員輸入的目標溫度是否一致，如果不一致，則啟動制冷裝置或制熱裝置，對箱內(nèi)溫度進行調(diào)控，直至溫度檢測裝置檢測到箱內(nèi)溫度與目標溫度一致為止。本實用新型的靜電紡絲裝置工作時，首先在貯液池I中加入溶液或熔體，調(diào)節(jié)恒溫裝置2內(nèi)的溫度，直至該恒溫裝置2內(nèi)的溫度穩(wěn)定在所需值上；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；然后打開高壓靜電發(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，在適當條件下，由于靜電力的作用，氣泡頂端就會產(chǎn)生噴射細流射向與接地電極9相連的接收極板8，即可得到大量的納米纖維。第二實施方式請參見圖2，圖2是本實用新型第二實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、恒溫裝置2’、高壓靜電發(fā)生器3、氣泵4、噴氣管5、導氣管6、金屬電極7、接收極板8、接地電極9。貯液池I中設有噴氣管5，噴氣管5通過導氣管6與氣泵4相連，噴氣管5的噴嘴應低于貯液池I中溶液或熔體液面。金屬電極7設于噴氣管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，貯液池上方設有連接接地電極9的接收極板8。在本實施方式中，恒溫裝置2’為恒溫室，該恒溫室比如是一間內(nèi)部具有調(diào)溫裝置的超凈廠房。該靜電紡絲裝置除了貯液池I和接收極板8之外，高壓靜電發(fā)生器3、氣泵4、導氣管6以及接地電極9都設置于該恒溫室內(nèi)部。此時，靜電紡絲裝置可以是一種具備大規(guī)模靜電紡絲能力的裝置，其接收極板8可以是相對較大的平板或者滾筒。與實施方式一相同，該恒溫室也可以包括溫度設定裝置、溫度檢測裝置以及調(diào)溫裝置(圖中未示出)。其中溫度設定裝置比如是一種輸入鍵盤或調(diào)解旋鈕，將該溫度設定裝置安裝在恒溫室的室內(nèi)，人員可以通過該溫度設定裝置進行設定溫度的輸入，比如需要將室內(nèi)溫度恒定在60度，則通過輸入鍵盤輸入60度或者將調(diào)解旋鈕指示在60度上即可。該溫度檢測裝置設置在恒溫室的室內(nèi)，用以檢測室內(nèi)的溫度情況，對恒溫室的內(nèi)部溫度進行實時監(jiān)控。該調(diào)溫裝置進一步包括制冷裝置和制熱裝置，對室內(nèi)空間可以分別進行冷氣和熱氣的輸入。開始工作時，當恒溫室接收到人員的輸入溫度后，啟動溫度檢測裝置對室內(nèi)溫度進行檢測，并判斷與人員輸入的目標溫度是否一致，如果不一致，則啟動制冷裝置或制熱裝置，對室內(nèi)溫度進行調(diào)控，直至溫度檢測裝置檢測到室內(nèi)溫度與目標溫度一致為止。本實用新型的靜電紡絲裝置工作時，首先在貯液池I中加入溶液或熔體，調(diào)節(jié)恒溫裝置2’內(nèi)的溫度，直至該恒溫裝置2’內(nèi)的溫度穩(wěn)定在所需值上；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；然后打開高壓靜電發(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，在適當條件下，由于靜電力的作用，氣泡頂端就會產(chǎn)生噴射細流射向與接地電極9相連的接收極板8，即可得到大量的納米纖維。綜上所述，本實用新型提出了一種氣泡靜電紡絲裝置，該氣泡靜電紡絲裝置通過將貯液池和接收極板設置在一個恒溫裝置中，使靜電紡絲過程中的環(huán)境溫度被恒溫裝置固定在一個恒定溫度上，從而避免了由環(huán)境溫度變化引起的產(chǎn)品品質(zhì)的波動，提升工作效率。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(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實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種靜電紡絲裝置，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內(nèi)部溫度恒定的恒溫裝置，所述貯液池和所述接收極板設置于該恒溫室裝置內(nèi)部。
2.如權(quán)利要求I所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述恒溫裝置為溫度可調(diào)式恒溫箱。
3.如權(quán)利要求I所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述恒溫裝置為恒溫室。
4.如權(quán)利要求3所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述高壓靜電發(fā)生器、氣泵、導氣管以及接地電極設置于所述恒溫室內(nèi)部。
5.如權(quán)利要求I所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述恒溫裝置包括溫度設定裝置、溫度檢測裝置以及調(diào)溫裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述調(diào)溫裝置包括制熱裝置和制冷裝置。
7.如權(quán)利要求I所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述噴氣管設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忙液池的溶液或熔體液面。
8.如權(quán)利要求I所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述導氣管連接所述氣泵和所述噴氣管。
9.如權(quán)利要求I所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述金屬電極設置于所述噴氣管中，并與所述高壓靜電發(fā)生器電性連接。
10.如權(quán)利要求I所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述接收極板電性連接于所述接地電極上，并與所述貯液池的溶液或熔體之間形成電場。
專利摘要一種可以控制環(huán)境溫度的氣泡靜電紡絲裝置。該氣泡靜電紡絲裝置通過將貯液池和接收極板設置在一個恒溫裝置中，使靜電紡絲過程中的環(huán)境溫度被恒溫裝置固定在一個恒定溫度上，從而避免了由環(huán)境溫度變化引起的產(chǎn)品品質(zhì)的波動，提升工作效率。
文檔編號D01D5/00GK202809022SQ20122026640
公開日2013年3月20日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者何吉歡, 孔海燕, 周麗霞 申請人:蘇州大學