一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置，包括噴出單元和接收單元，接收單元設(shè)置在噴出單元的垂直上方；噴出單元包括轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)盤(pán)垂直放入儲(chǔ)液池，且轉(zhuǎn)盤(pán)底部部分浸沒(méi)在儲(chǔ)液池內(nèi)，轉(zhuǎn)盤(pán)周向成型有若干圓孔，轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)部設(shè)置有一氣流噴嘴，氣流噴嘴垂直接收單元設(shè)置，至少任一圓孔轉(zhuǎn)動(dòng)至轉(zhuǎn)盤(pán)頂部時(shí)，該圓孔與氣流噴嘴間連通；工作時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤(pán)上的圓孔逐一轉(zhuǎn)動(dòng)至頂部與氣流噴嘴連通噴出射流；接收單元包括網(wǎng)罩、電源負(fù)極；噴出單元和接收單元之間還附加一銅質(zhì)金屬框架。本發(fā)明提供的一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置，通過(guò)將圓環(huán)形轉(zhuǎn)盤(pán)代替圓管，并加設(shè)有金屬銅質(zhì)框架、平行電極網(wǎng)罩來(lái)解決氣泡破裂不均勻，射流范圍大，原料浪費(fèi)等問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及紡絲機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微納米纖維材料具有尺寸微小，比表面積大，纖維連續(xù)性好等一系列的優(yōu)點(diǎn)，因而在環(huán)境衛(wèi)生、信息科技、能源安全、生物醫(yī)學(xué)、國(guó)防軍事等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，靜電紡絲技術(shù)因其裝置簡(jiǎn)單、成本低廉被公認(rèn)為是可快速的獲得不同直徑、不同形貌、不同功能的微納米纖維最有效的方法，并廣泛應(yīng)用。
[0003]靜電紡絲技術(shù)作為制備納米纖維最為廣泛的方法之一，所制備的納米纖維在過(guò)濾，生物組織工程，增強(qiáng)材料，傳感器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是由于靜電紡絲過(guò)程中存在不穩(wěn)定的鞭動(dòng)射流，以及靜電紡高速噴絲，固化成纖的特點(diǎn)，所制備的纖維大都是無(wú)規(guī)則堆積的無(wú)紡布形式，且存在纖維均一性低，力學(xué)性能差等缺陷。因此如何快速制備取向性高，纖維均一性好的納米纖維以滿足其在生物醫(yī)學(xué)，增強(qiáng)材料，導(dǎo)電材料，碳納米管等領(lǐng)域的應(yīng)用，已成為材料學(xué)家和生物學(xué)家關(guān)注的重要課題。
[0004]其中，氣泡靜電紡絲技術(shù)，聚合物溶液或熔體在高壓靜電場(chǎng)中電場(chǎng)力的作用下，在聚合物溶液表面產(chǎn)生氣泡，氣泡破裂后形成無(wú)數(shù)條細(xì)小液柱，每條液柱相當(dāng)于一個(gè)泰勒錐，同時(shí)以靜電力作為動(dòng)力，液柱在電流的作用下被拉伸細(xì)化產(chǎn)生大量的微納米纖維。氣泡靜電紡絲技術(shù)作為一種新興的納米纖維制備技術(shù)，相比傳統(tǒng)靜電紡絲技術(shù)而言，具有紡絲速度快，纖維均一性好，納米纖維直徑小等優(yōu)勢(shì)。但傳統(tǒng)氣泡紡絲仍然存在氣泡破裂不均勻，無(wú)法形成有效泰勒錐射流，射流范圍大，原料浪費(fèi)等問(wèn)題。
[0005]因此，在氣泡紡絲的基礎(chǔ)上，如何獲得穩(wěn)定且連續(xù)破裂均勻的氣泡、有效收斂射流范圍成為提高生產(chǎn)效率，制備理想納米纖維的關(guān)鍵。針對(duì)上述問(wèn)題，有必要提供一種結(jié)構(gòu)改良的氣泡紡絲裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置，通過(guò)將圓環(huán)形轉(zhuǎn)盤(pán)代替圓管，并加設(shè)有金屬銅質(zhì)框架、平行電極網(wǎng)罩來(lái)解決氣泡紡射流范圍大，原料浪費(fèi)的問(wèn)題。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置，包括噴出單元和接收單元，接收單元設(shè)置在噴出單元的垂直上方；
[0009]所述噴出單元包括轉(zhuǎn)盤(pán);所述轉(zhuǎn)盤(pán)垂直放入儲(chǔ)液池，且轉(zhuǎn)盤(pán)底部部分浸沒(méi)在儲(chǔ)液池內(nèi)；所述轉(zhuǎn)盤(pán)周向成型有若干圓孔;所述轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)部設(shè)置有一氣流噴嘴;所述氣流噴嘴垂直接收單元設(shè)置，至少任一圓孔轉(zhuǎn)動(dòng)至轉(zhuǎn)盤(pán)頂部時(shí)，該圓孔與氣流噴嘴間連通；
[0010]工作時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤(pán)上的圓孔逐一轉(zhuǎn)動(dòng)至頂部與氣流噴嘴連通噴出射流；
[0011]所述接收單元包括網(wǎng)罩、電源負(fù)極;所述網(wǎng)罩與電源負(fù)極相連；
[0012]所述噴出單元和接收單元之間還附加一銅質(zhì)金屬框架;所述銅質(zhì)金屬框架通過(guò)導(dǎo)線與設(shè)置在所述儲(chǔ)液池外部的高壓電源裝置相連。
[0013]優(yōu)選的，所述網(wǎng)罩由與電源負(fù)極相連的多根平行電極圍成。
[0014]優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)盤(pán)還與實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)相連。
[0015]優(yōu)選的，所述圓孔的直徑小于等于轉(zhuǎn)盤(pán)的寬度。
[0016]優(yōu)選的，所述接收單元與所述噴出單元之間設(shè)置有距離調(diào)節(jié)器。
[0017]優(yōu)選的，所述氣流噴嘴的中心線與旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)盤(pán)頂部的圓孔的中心線重合。
[0018]優(yōu)選的，所述網(wǎng)罩的四周環(huán)繞絕緣的無(wú)紡布。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0020]1、圓環(huán)形的轉(zhuǎn)盤(pán)代替圓管，有助于快速產(chǎn)生氣泡，且每個(gè)圓孔都能破裂產(chǎn)生均勻地氣泡，從根本上改變了氣泡產(chǎn)生的條件，杜絕了圓管形裝置存在的不易產(chǎn)生氣泡，且氣泡破裂不均勻的問(wèn)題。隨著轉(zhuǎn)盤(pán)的不斷旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤(pán)上各孔徑會(huì)相繼產(chǎn)生均勻的氣泡，從而大大提高了納米纖維的生產(chǎn)效率。
[0021]2、氣流噴嘴位于轉(zhuǎn)盤(pán)中央用于向上吹出氣流，快速吹出的氣泡在破裂后，射流垂直向上運(yùn)動(dòng)，有效減少了射流的運(yùn)動(dòng)路徑，有助于纖維快速沉積在接收裝置上。同時(shí)，附加的方形金屬銅質(zhì)框架能夠有效收斂射流范圍，為制備有序納米纖維創(chuàng)造條件。
[0022]3、接收單元采用上部為由數(shù)根平行電極排列組成的網(wǎng)罩結(jié)構(gòu)。每?jī)蓚€(gè)相鄰電極都可以看作單獨(dú)平行的電極能夠產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)，使纖維最終以有序的形式沉積在接收單元上。網(wǎng)罩四周環(huán)繞絕緣的無(wú)紡布，此種網(wǎng)罩的設(shè)計(jì)能夠有效解決氣泡紡射流范圍大，原料浪費(fèi)的問(wèn)題，大大提高了納米纖維的收集效率。
【附圖說(shuō)明】
[0023]為了更清楚地說(shuō)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(jiàn)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(lái)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。
[0024]圖1為本發(fā)明提供的一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)均勻開(kāi)有進(jìn)氣管結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]附圖中涉及的附圖標(biāo)記和組成部分說(shuō)明:
[0027]1、儲(chǔ)液池；2、轉(zhuǎn)盤(pán);3、氣流噴嘴;4、氣栗；5、高壓電源裝置;6、圓孔;7、電機(jī);8、網(wǎng)罩;9、電源負(fù)極;10、銅質(zhì)金屬框架;11、進(jìn)氣管。
【具體實(shí)施方式】
[0028]氣泡靜電紡絲技術(shù)作為一種新興的納米纖維制備技術(shù)，相比傳統(tǒng)靜電紡絲技術(shù)而言，具有紡絲速度快，纖維均一性好，納米纖維直徑小等優(yōu)勢(shì)。但傳統(tǒng)氣泡紡絲仍然存在氣泡破裂不均勻，無(wú)法形成有效泰勒錐射流，射流范圍大，原料浪費(fèi)等問(wèn)題。
[0029]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置，通過(guò)將圓環(huán)形轉(zhuǎn)盤(pán)代替圓管，并加設(shè)有金屬銅質(zhì)框架、平行電極網(wǎng)罩來(lái)解決氣泡破裂不均勻，射流范圍大，原料浪費(fèi)等問(wèn)題。
[0030]下面將通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(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。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)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。
[0031]參見(jiàn)圖1所示，一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置，包括噴出單元和接收單元，接收單元設(shè)置在噴出單元的垂直上方。
[0032]噴出單元包括儲(chǔ)液池1、轉(zhuǎn)盤(pán)2、氣流噴嘴3、氣栗4和高壓電源裝置5。轉(zhuǎn)盤(pán)2具有一定寬度，并在四周開(kāi)有圓孔6，圓孔6的直徑小于等于轉(zhuǎn)盤(pán)2的寬度。
[0033]轉(zhuǎn)盤(pán)2內(nèi)可為空心結(jié)構(gòu)，在周向均勻開(kāi)有多個(gè)圓孔6?；蛘?，轉(zhuǎn)盤(pán)2內(nèi)也可周向上具有均勻開(kāi)設(shè)的多個(gè)進(jìn)氣管11結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣管11的軸心線與轉(zhuǎn)盤(pán)2的半徑重合，進(jìn)氣管11的底面位于轉(zhuǎn)盤(pán)2的圓周上，即進(jìn)氣管11的底面為轉(zhuǎn)盤(pán)2上的圓孔6，如圖2所示。轉(zhuǎn)盤(pán)2結(jié)構(gòu)可根據(jù)實(shí)際情況成型，對(duì)氣泡均勻破裂和規(guī)范射流范圍有利的轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)都可選擇。
[0034]轉(zhuǎn)盤(pán)2在旋轉(zhuǎn)時(shí)有一部分浸沒(méi)在儲(chǔ)液池I內(nèi)。轉(zhuǎn)盤(pán)2垂直設(shè)置在長(zhǎng)方體的儲(chǔ)液池I內(nèi)，電機(jī)7帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)2做垂直儲(chǔ)液池I方向的旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤(pán)2通過(guò)導(dǎo)線與設(shè)置在儲(chǔ)液池I外部的高壓電源裝置5相連，形成穩(wěn)定電場(chǎng)的高壓端。
[0035]圓環(huán)型轉(zhuǎn)盤(pán)2代替了現(xiàn)有裝置中的圓管，有助于快速產(chǎn)生氣泡，且每個(gè)圓孔6都能破裂產(chǎn)生均勻地氣泡，從跟本上改變了了氣泡產(chǎn)生的條件，杜絕了圓管型裝置存在的不易產(chǎn)生氣泡，且氣泡破裂不均勻的問(wèn)題。隨著轉(zhuǎn)盤(pán)2的不斷旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤(pán)2上各圓孔6會(huì)相繼產(chǎn)生均勻的氣泡，從而大大提高了納米纖維的生產(chǎn)效率。
[0036]轉(zhuǎn)盤(pán)2的中心配有與氣栗4連接的氣流噴嘴3，氣流噴嘴3的咀部朝上，與接收單元垂直設(shè)置，同時(shí)也與轉(zhuǎn)盤(pán)2的旋轉(zhuǎn)方向垂直，用于吹出向上的氣流。氣流噴嘴3的中心線與旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)盤(pán)2頂部的圓孔6的中心線重合，也可與轉(zhuǎn)盤(pán)2中進(jìn)氣管11的軸心線重合。氣流可直接通過(guò)旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)盤(pán)2頂部的進(jìn)氣管11快速吹出氣泡，同時(shí)氣流也不會(huì)影響轉(zhuǎn)盤(pán)2位于其他位置內(nèi)的進(jìn)氣管11，這樣能夠有效的針對(duì)接收單元噴出垂直氣流。氣流噴嘴3快速吹出的氣泡在破裂后，射流垂直向上運(yùn)動(dòng)，有效減少了射流的運(yùn)動(dòng)路徑，有助于纖維快速沉積在接收單元上。
[0037]接收單元包括網(wǎng)罩8、電源負(fù)極9，由多根平行電極圍成的網(wǎng)罩8與電源負(fù)極9相連，形成穩(wěn)定電場(chǎng)的低壓端，每?jī)蓚€(gè)相鄰電極都可以看作單獨(dú)平行的電極能夠產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)，使纖維最終以有序的形式沉積在接收單元上。網(wǎng)罩8四周環(huán)繞絕緣的無(wú)紡布，此種網(wǎng)罩8的設(shè)計(jì)能夠有效解決氣泡紡射流范圍大，原料浪費(fèi)的問(wèn)題，大大提高了納米纖維的收集效率。
[0038]噴出單元和接收單元之間還附加一銅質(zhì)金屬框架10，銅質(zhì)金屬框架10通過(guò)導(dǎo)線與設(shè)置在儲(chǔ)液池I外部的高壓電源裝置5相連。附加的方形銅質(zhì)金屬框架10能夠有效收斂射流范圍，為制備有序納米纖維創(chuàng)造條件。
[0039]此外，制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置還包括用于調(diào)節(jié)接單元與噴出單元之間距離的距離調(diào)節(jié)器，可根據(jù)具體需要設(shè)定網(wǎng)罩相對(duì)紡絲裝置的位置。
[0040]本制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置的工作原理如下:首先在儲(chǔ)液池I內(nèi)倒入足夠的噴絲液，調(diào)節(jié)好轉(zhuǎn)盤(pán)2的位置，打開(kāi)電機(jī)7，使得轉(zhuǎn)盤(pán)2能夠在電機(jī)7的作用下正常勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。高壓電源裝置5與轉(zhuǎn)盤(pán)2和金屬銅質(zhì)框架10相連，接收單元中的網(wǎng)罩8與電源負(fù)極9相連。打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)和氣栗4開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤(pán)2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，浸沒(méi)溶液后的轉(zhuǎn)盤(pán)2在氣流的作用下每個(gè)圓孔6都能破裂形成射流，最終轉(zhuǎn)盤(pán)2上的各個(gè)圓孔6會(huì)源源不斷的產(chǎn)生納米纖維最終經(jīng)過(guò)拉伸固化沉積在平行電極網(wǎng)罩8上，得到高取向性排列纖維。
[0041]本發(fā)明提供的制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置不同于傳統(tǒng)的圓管型氣泡紡絲裝置，將轉(zhuǎn)盤(pán)替代了圓管，并將傳統(tǒng)的接收板替換成平行電極組成的網(wǎng)罩，同時(shí)配合附加的金屬銅質(zhì)方框，有效解決了氣泡破裂不均勻，射流范圍大，原料浪費(fèi)等問(wèn)題。
[0042]對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)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(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)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(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置，其特征在于:包括噴出單元和接收單元，接收單元設(shè)置在噴出單元的垂直上方； 所述噴出單元包括轉(zhuǎn)盤(pán);所述轉(zhuǎn)盤(pán)垂直放入儲(chǔ)液池，且轉(zhuǎn)盤(pán)底部部分浸沒(méi)在儲(chǔ)液池內(nèi)；所述轉(zhuǎn)盤(pán)周向成型有若干圓孔;所述轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)部設(shè)置有一氣流噴嘴;所述氣流噴嘴垂直接收單元設(shè)置，至少任一圓孔轉(zhuǎn)動(dòng)至轉(zhuǎn)盤(pán)頂部時(shí)，該圓孔與氣流噴嘴間連通； 工作時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤(pán)上的圓孔逐一轉(zhuǎn)動(dòng)至頂部與氣流噴嘴連通噴出射流； 所述接收單元包括網(wǎng)罩、電源負(fù)極;所述網(wǎng)罩與電源負(fù)極相連； 所述噴出單元和接收單元之間還附加一銅質(zhì)金屬框架;所述銅質(zhì)金屬框架通過(guò)導(dǎo)線與設(shè)置在所述儲(chǔ)液池外部的高壓電源裝置相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置，其特征在于:所述網(wǎng)罩由與電源負(fù)極相連的多根平行電極圍成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)盤(pán)還與實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置，其特征在于:所述圓孔的直徑小于等于轉(zhuǎn)盤(pán)的寬度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置，其特征在于:所述接收單元與所述噴出單元之間設(shè)置有距離調(diào)節(jié)器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置，其特征在于:所述氣流噴嘴的中心線與旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)盤(pán)頂部的圓孔的中心線重合。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高取向纖維的氣泡紡絲裝置，其特征在于:所述網(wǎng)罩的四周環(huán)繞絕緣的無(wú)紡布。
【文檔編號(hào)】D01D13/00GK105970318SQ201610599354
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月27日
【發(fā)明人】邵中彪, 徐嵐, 何吉?dú)g
【申請(qǐng)人】蘇州大學(xué)