一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置，屬于紡絲領(lǐng)域。主要包括紅外加熱管、磁懸浮小球、收集圓筒、磁懸浮底座、圓筒電極、三角夾持裝置、高速旋轉(zhuǎn)圓盤、支撐架和配重小球，磁懸浮小球?yàn)橹锌盏那蝮w，磁懸浮小球的上面有進(jìn)料孔，磁懸浮小球的腰部附近有多圈的離心紡絲小孔，磁懸浮小球的下部有配重小球，收集圓筒的底面上放置磁懸浮底座，磁懸浮小球位于磁懸浮底座的正上方，磁懸浮小球上方的支撐架上依次安裝有三角夾持裝置、高速旋轉(zhuǎn)圓盤和紅外加熱管，圓筒電極位于收集圓筒內(nèi)壁的中間部位。空心金屬小球上布滿小孔，當(dāng)給磁懸浮小球較大速度V時(shí)，磁懸浮小球內(nèi)的熔體從小孔內(nèi)甩出，進(jìn)行離心紡絲，金屬磁懸浮小球旋轉(zhuǎn)過程中動(dòng)能損失很少。
【專利說明】
一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置，屬于離心靜電紡絲領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，納米材料研究領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，人們對(duì)納米纖維的需求量也不斷增加。當(dāng)前制備納米纖維的方法很多，主要有靜電紡絲法、離心紡絲法、拉伸法和雙組份復(fù)合紡絲法等。靜電紡絲法是一種使帶電荷的高分子溶液或者極化熔體在靜電場(chǎng)中形成泰勒錐，在泰勒錐上形成射流而后細(xì)化經(jīng)溶劑蒸發(fā)或熔體冷卻固化得到纖維狀物質(zhì)的工藝過程;離心紡絲法是聚合物熔體借助高速旋轉(zhuǎn)的裝置所產(chǎn)生的離心力和剪切力由細(xì)孔甩出而成纖的方法。熔體靜電紡絲法制備的纖維較粗，研究進(jìn)展及其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展較慢； 離心紡絲法為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)紡絲條件，需要高速電機(jī)保持圓盤的高速旋轉(zhuǎn)，整個(gè)過程電能耗較多，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣，安全性能低而且制備的纖維直徑較粗。
[0003]無論是靜電紡絲法還是離心紡絲法，研究人員從未停止過技術(shù)的研發(fā)和改進(jìn)，但多數(shù)是單純的對(duì)離心紡絲工藝或者靜電紡絲噴頭進(jìn)行改進(jìn)，始終無法解決問題。中國(guó)專利 (專利號(hào):ZL201410108867.9)通過驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)液裝置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，液體在離心作用力下進(jìn)行離心紡絲，該裝置雖然產(chǎn)量高，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電能損耗多，成本較大。而本實(shí)用新型克服了離心紡絲對(duì)電動(dòng)機(jī)的依賴，大大簡(jiǎn)化了裝置，操作更加簡(jiǎn)單，而且利用高壓電場(chǎng)力和高速離心力的共同作用對(duì)纖維進(jìn)行拉伸，極大地細(xì)化了纖維?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置，可克服目前離心紡絲需要高速電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)能等局限，同時(shí)也可減少機(jī)械能損失，實(shí)現(xiàn)無需持續(xù)動(dòng)能供給進(jìn)行離心靜電紡絲。
[0005]實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置，其主要包括紅外加熱管、磁懸浮小球、收集圓筒、磁懸浮底座、圓筒電極、三角夾持裝置、高速旋轉(zhuǎn)圓盤、支撐架和配重小球，磁懸浮小球?yàn)橹锌盏那蝮w，磁懸浮小球的上面有進(jìn)料孔，磁懸浮小球的腰部附近有多圈的離心紡絲小孔，磁懸浮小球的下部有配重小球，收集圓筒的底面上放置磁懸浮底座，磁懸浮小球位于磁懸浮底座的正上方，磁懸浮小球上方的支撐架上依次安裝有三角夾持裝置、高速旋轉(zhuǎn)圓盤和紅外加熱管，圓筒電極位于收集圓筒內(nèi)壁的中間部位。紅外加熱管對(duì)帶孔空心磁懸浮小球內(nèi)的聚合物進(jìn)行加熱使其熔融，磁懸浮小球在磁懸浮底座的正上方懸浮。給磁懸浮小球一個(gè)較大的水平速度V，使其沿豎直軸心方向做圓周運(yùn)動(dòng)，由于小球轉(zhuǎn)動(dòng)過程中只與空氣接觸，所以損失的動(dòng)能很少，小球以較大速度V轉(zhuǎn)動(dòng)，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)速度變化很小，可以忽略不計(jì)。熔體在較大的速度V下會(huì)被快速從磁懸浮小球上的小孔上甩出，同時(shí)電極板和小球之間形成的電場(chǎng)對(duì)熔體進(jìn)行拉伸，進(jìn)行離心靜電紡絲。
[0006]本實(shí)用新型一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置，該裝置采用紅外加熱，紅外加熱裝置置于磁懸浮小球正上方5cm處，紅外加熱能快速讓小球內(nèi)的聚丙烯熔融。
[0007]本實(shí)用新型一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置，磁懸浮小球位于磁懸浮底座的正上方，磁懸浮小球通電后，由于安培力與重力相等，小球會(huì)懸浮在磁懸浮底座正上方。
[0008]本實(shí)用新型一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置，磁懸浮小球上沿水平中軸線一片區(qū)域打滿規(guī)則的小孔，小孔直徑在i〇ym以內(nèi)，磁懸浮小球在高速旋轉(zhuǎn)過程中，小球內(nèi)的恪體會(huì)沿著小孔甩出，形成拉絲，進(jìn)行離心紡絲。
[0009]本實(shí)用新型一種磁懸浮式離心紡絲裝置，在進(jìn)行離心紡絲的同時(shí)，在收集圓筒與小球間加上高壓靜電，進(jìn)行離心靜電紡絲，有助于纖維的細(xì)化。保證紡絲的順利進(jìn)行。
[0010]本實(shí)用新型一種磁懸浮式離心紡絲裝置，三角夾持裝置在高速旋轉(zhuǎn)圓盤的作用下給小球一個(gè)較大的初始速度V，三角夾持裝置與磁懸浮小球接觸的夾持部分為圓弧，該三段圓弧可以開合，對(duì)磁懸浮小球有一定的夾持力，圓弧的半徑與磁懸浮小球球面的半徑相同， 三角夾持裝置的圓弧能夠堵上磁懸浮小球上的離心紡絲小孔，三角夾持裝置松開磁懸浮小球后離心紡絲小孔才有熔體流出。由于磁懸浮小球在整個(gè)旋轉(zhuǎn)過程中都是懸浮，只與空氣摩擦損失動(dòng)能，所以動(dòng)能損失較少，在整個(gè)離心紡絲過程中無需持續(xù)動(dòng)能供給進(jìn)行離心紡絲，大大節(jié)約了電能，簡(jiǎn)化了離心紡絲裝置。
[0011]由上面的技術(shù)方案的介紹，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)勢(shì)有:
[0012]1.紅外加熱裝置置于金屬磁懸浮小球上方對(duì)聚合物進(jìn)行加熱熔融，加熱迅速，操作方便。
[0013]2.空心金屬小球上布滿小孔，當(dāng)給磁懸浮小球較大速度V時(shí)，磁懸浮小球內(nèi)的熔體從小孔內(nèi)甩出，進(jìn)行離心紡絲。
[0014]3.金屬磁懸浮小球放置在磁懸浮底座上，磁懸浮小球在整個(gè)紡絲過程中懸浮，所以在小球旋轉(zhuǎn)過程中只有與空氣摩擦損失很小的一部分動(dòng)能，相對(duì)于離心紡絲小球的初始速度V，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)可以忽略不計(jì)。所以整個(gè)離心紡絲裝置無需電動(dòng)機(jī)提供持續(xù)動(dòng)能，動(dòng)能損失很少，大大節(jié)約了電能，簡(jiǎn)化離心紡絲裝置。
[0015]4.本裝置利用高壓電場(chǎng)力和高速離心力的共同作用對(duì)纖維進(jìn)行拉伸，最終得到的纖維平均直徑小于1M1，纖維表面光滑，紡絲效率高?！靖綀D說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置的示意圖。
[0017]圖2為一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置俯視圖。
[0018]圖中:1-紅外加熱管；2-磁懸浮小球；3-離心紡絲小孔;4-收集圓筒；5-磁懸浮底座;6-納米纖維;7-圓筒電極;8-進(jìn)料孔;9-三角夾持裝置；10-高速旋轉(zhuǎn)圓盤；11-支撐架； 12-配重小球?！揪唧w實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)用新型一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置，如圖1所示，其主要包括紅外加熱管 1、磁懸浮小球2、收集圓筒4、磁懸浮底座5、圓筒電極7、三角夾持裝置9、高速旋轉(zhuǎn)圓盤10、支撐架11和配重小球12,磁懸浮小球2為中空的球體，磁懸浮小球2的上面有進(jìn)料孔8,磁懸浮小球2的腰部附近有多圈的離心紡絲小孔3,磁懸浮小球2的下部有配重小球12,收集圓筒4 的底面上放置磁懸浮底座5,磁懸浮小球2位于磁懸浮底座5的正上方，磁懸浮小球2上方的支撐架11上依次安裝有三角夾持裝置9、高速旋轉(zhuǎn)圓盤10和紅外加熱管1，圓筒電極7位于收集圓筒4內(nèi)壁的中間部位。[0〇2〇] 磁懸浮底座5通電后，磁懸浮小球2在配重小球12的磁場(chǎng)共同作用下懸浮，配重小球12可以更換成一小部分曲率與磁懸浮小球2內(nèi)表面相同的重金屬，使得磁懸浮小球2始終進(jìn)進(jìn)料孔8在上端，離心紡絲小孔3位于磁懸浮小球2的腰部，固體顆粒聚丙烯在磁懸浮小球2底端的配重小球12上面，配重小球12可以使用圓盤封閉在在磁懸浮小球2底端，在圓盤上面有紡絲用的聚合物原料即固體顆粒聚丙烯，聚合物原料通過紅外加熱管1加熱熔融，三角夾持裝置9夾持住磁懸浮小球2在高速旋轉(zhuǎn)圓盤10的作用下給磁懸浮小球2初始旋轉(zhuǎn)速度 V，松開夾持裝置9,此時(shí)熔體由于離心開始沿著磁懸浮小球2內(nèi)表面擴(kuò)展開，在離心紡絲小孔3的一片區(qū)域，由于離心力和電場(chǎng)力的共同作用，熔體開始沿著離心紡絲小孔3快速飛出， 拉成長(zhǎng)絲，形成納米纖維6并且在空氣中迅速冷卻，收集在收集圓筒4上。整個(gè)過程無需電動(dòng)機(jī)持續(xù)動(dòng)能供給，操作方便，裝置簡(jiǎn)單，很大程度上節(jié)約了電能。紡絲結(jié)束后，經(jīng)過SEM表征， 纖維平均直徑小于1M1。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置，其特征在于:主要包括紅外加熱管、磁懸浮小球、 收集圓筒、磁懸浮底座、圓筒電極、三角夾持裝置、高速旋轉(zhuǎn)圓盤、支撐架和配重小球，磁懸 浮小球?yàn)橹锌盏那蝮w，磁懸浮小球的上面有進(jìn)料孔，磁懸浮小球的腰部附近有多圈的離心 紡絲小孔，磁懸浮小球的下部有配重小球，收集圓筒的底面上放置磁懸浮底座，磁懸浮小球 位于磁懸浮底座的正上方，磁懸浮小球上方的支撐架上依次安裝有三角夾持裝置、高速旋 轉(zhuǎn)圓盤和紅外加熱管，圓筒電極位于收集圓筒內(nèi)壁的中間部位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置，其特征在于:三角夾持裝置 與磁懸浮小球接觸的夾持部分為圓弧，該三段圓弧可以開合，對(duì)磁懸浮小球有一定的夾持 力。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置，其特征在于:圓弧的半徑與 磁懸浮小球球面的半徑相同，三角夾持裝置的圓弧能夠堵上磁懸浮小球上的離心紡絲小 孔，三角夾持裝置松開磁懸浮小球后離心紡絲小孔才有熔體流出。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置，其特征在于:配重小球更換 成一小部分曲率與磁懸浮小球內(nèi)表面相同的重金屬。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁懸浮式離心靜電紡絲裝置，其特征在于:配重小球使用 圓盤封閉在磁懸浮小球底端，在圓盤上面有紡絲用的聚合物原料。
【文檔編號(hào)】D01D5/00GK205590843SQ201620370799
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】楊衛(wèi)民, 馬小路, 李好義, 張莉彥, 譚晶, 閻華 , 焦志偉, 謝鵬程, 丁玉梅
【申請(qǐng)人】北京化工大學(xué)