一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領(lǐng)域，主要包括紡絲噴頭、電極板一、電極板二、高壓靜電發(fā)生器一、高壓靜電發(fā)生器二、纖維接收板、接地電極；紡絲噴頭與接地電極相連，電極板安裝于紡絲噴頭的下方，電極板與靜電發(fā)生器相連，纖維接收板可位于電極板二的上方或下方；該裝置通過采用中間帶孔的電極板，并在紡絲噴頭下設(shè)置多道電極板，以產(chǎn)生多級電場，以實(shí)現(xiàn)對纖維的多電場耦合強(qiáng)力牽伸，使紡出的纖維更細(xì)，通過調(diào)節(jié)電極板的距離及所加電壓的大小，還可對纖維的直徑做一定的調(diào)控。該裝置簡單易行，適合實(shí)驗(yàn)室研究及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
【專利說明】—種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]靜電紡絲的原理，就是通過在噴頭與接收裝置間施加高的電壓，使兩者間形成電場，被極化的熔體或溶液在電場力作用下克服表面張力，形成射流，噴射到接收板上，形成超細(xì)的纖維。
[0003]近年來，納米技術(shù)的研究發(fā)展，使可以制備納米纖維材料的靜電紡絲技術(shù)也受到更多的關(guān)注，而紛紛對其進(jìn)行開發(fā)研究，靜電紡絲技術(shù)已經(jīng)成為制備納米纖維最有效、最重要的方法。但是目前的靜電紡絲中，幾乎都是采用單級的大平板電極做為接收電極，其只有一級電場，對紡出的絲的牽伸作用有限，所紡出的絲所能達(dá)到的細(xì)度有限。
[0004]四j I丨大學(xué)的姚永毅等人在文獻(xiàn)“靜電紡絲法和氣流-靜電紡絲法制備聚砜納米纖維”中提到了一種氣流-靜電紡絲機(jī)，通過在普通的單噴針噴頭外包裹一個(gè)氣路系統(tǒng)，以靜電力和氣流與聚合物射流間的摩擦力的合力對射流進(jìn)行拉伸，使紡出的纖維細(xì)化。該方法使用氣流輔助靜電紡絲，可使紡出的纖維細(xì)化，但該噴頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，且還需額外增加一套供氣裝置，成本增加且能耗大。
[0005]北京化工大學(xué)的夏令濤等人在文獻(xiàn)“超支化聚合物在熔體靜電紡絲中的應(yīng)用”中提到應(yīng)用超支化聚合物對聚丙烯進(jìn)行改性，以降低聚丙烯熔體的粘度，使紡出的纖維更細(xì)。
[0006]到目前為止，還沒有一種簡單的純物理方法來實(shí)現(xiàn)靜電紡絲纖維的細(xì)化。
[0007]Deitzel等人為了解決射流的不穩(wěn)定性，在噴絲頭與收集器間設(shè)置多個(gè)帶電環(huán)來約束纖維的鞭動(dòng)，以控制纖維的沉積路徑，但是他沒有研究利用多電場來對纖維進(jìn)行細(xì)化。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型提出一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置，通過在紡絲噴頭下設(shè)置多級中間帶孔的電極來實(shí)現(xiàn)，從而在紡絲噴頭下形成多級電場，在纖維下落過程中，實(shí)現(xiàn)對纖維的多次牽伸，使紡出的纖維更細(xì)。該裝置及方法簡單易行，適合實(shí)驗(yàn)室研究及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0009]本實(shí)用新型一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置，它主要包括紡絲噴頭、電極板一、電極板二、高壓靜電發(fā)生器一、高壓靜電發(fā)生器二、纖維接收板、接地電極，其中，電極板一是中間帶孔的電極板，電極板二可以是中間帶孔的電極板，也可以是中間不帶孔的電極板，電極板一和電極板二可以為圓形、方形、三角形或任意的多邊形；紡絲噴頭與接地電極相連，電極板一安裝在紡絲噴頭的正下方一定距離處，電極板一與高壓靜電發(fā)生器一的高壓正極端子相連，電極板二安裝在電極板一的正下方一定距離處，電極板二與高壓靜電發(fā)生器二的高壓正極端子相連，纖維接收板放在電極板二的上方。
[0010]紡絲工作時(shí)，待紡絲噴頭準(zhǔn)備就緒，依次打開高壓靜電發(fā)生器一和高壓靜電發(fā)生器二，使得紡絲噴頭與電極板一間形成第一級電場，電極板一與電極板二間形成第二級電場，在電場力的作用下，紡絲噴頭開始紡絲，絲在第一級電場中受到一次牽伸作用，之后通過電極板一上的圓孔，進(jìn)入第二級電場，受到第二級電場的再次牽伸作用，絲進(jìn)一步變細(xì)，最終絲落在纖維接收板上被接收。
[0011]本實(shí)用新型一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置，其電極板一是中間帶孔的電極板，其形狀可以是圓形、方形、三角形或任意的多邊形。
[0012]本實(shí)用新型一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置，其電極板二可以是中間帶孔的電極板，也可以是中間不帶孔的大平板，其形狀可以是圓形、方形、三角形或任意的多邊形。
[0013]本實(shí)用新型一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲方法及裝置，纖維可以在電極板二的上方收集，也可以將電極板二換成中間帶孔的電極板，纖維接收板在電極板二的下面實(shí)現(xiàn)纖維的收集，纖維可以采用大平板收集，也可以采用鋪網(wǎng)機(jī)連續(xù)收集，也可以采用輥?zhàn)邮占?，以?shí)現(xiàn)對纖維的有序取向收集，當(dāng)輥?zhàn)拥木€速度大于纖維的下落速度時(shí)，還能對纖維起到進(jìn)一步的拉伸作用，使纖維更加細(xì)化。
[0014]本實(shí)用新型一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置，在紡絲噴頭下方，可以設(shè)置η (η為整數(shù)且η>2)層電極板，形成多級電場，對纖維產(chǎn)生多次牽伸。
[0015]本實(shí)用新型一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電裝置的紡絲方法是通過在紡絲噴頭下方設(shè)置多層中間帶孔的電極板，形成多級電場，對紡絲噴頭紡出的絲實(shí)施多次牽伸，以此來實(shí)現(xiàn)纖維的細(xì)化；通過對電極板間距離及電極板上所加電壓大小的控制，實(shí)現(xiàn)對纖維細(xì)度的調(diào)控。
[0016]由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1.在纖維下落的過程中，采用多電極來對纖維進(jìn)行牽伸，可使紡出的纖維更細(xì)。通過調(diào)節(jié)電極板與內(nèi)錐面高效紡絲噴頭及電極板與電極板之間的距離，以及高壓靜電發(fā)生器的電壓，可對纖維的細(xì)度做一定的調(diào)節(jié)。
[0018]2.采用帶孔的電極，在電極下方實(shí)現(xiàn)纖維的接收，這使得纖維的收集方式可以多樣化，以適應(yīng)不同的需求。
[0019]3.該裝置及方法簡單易行，適合實(shí)驗(yàn)室研究及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置的示意圖。
[0021]圖2是本實(shí)用新型一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置的另一種工作方式示意圖。
[0022]1-紡絲噴頭，2-電極板一，3-纖維接收板，4-電極板二，5-接地電極，6-高壓靜電發(fā)生器一，7-高壓靜電發(fā)生器二，8-電極板三，9-電極板四，10-輥?zhàn)咏邮昭b置，11-高壓靜電發(fā)生器三，12-高壓靜電發(fā)生器四
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置，主要包括紡絲噴頭1、電極板一 2、電極板二 4、高壓靜電發(fā)生器一 6、高壓靜電發(fā)生器二 7、纖維接收板3、接地電極5，其中，電極板一 2是中間帶孔的電極板，電極板二 4可以是中間帶孔的電極板，也可以是中間不帶孔的電極板，電極板一 2和電極板二 4可以為圓形、方形、三角形或任意的多邊形；紡絲噴頭I與接地電極5相連，電極板一 2安裝在紡絲噴頭I的正下方一定距離處，電極板一 2與高壓靜電發(fā)生器一 6的高壓正極端子相連，電極板二 4安裝在電極板一2的正下方一定距離處，電極板二 4與高壓靜電發(fā)生器二 7的高壓正極端子相連，纖維接收板3放在電極板二 4的上方。
[0025]紡絲工作時(shí)，待紡絲噴頭I準(zhǔn)備就緒，依次打開高壓靜電發(fā)生器一 6和高壓靜電發(fā)生器二 7，使得紡絲噴頭I與電極板一 2間形成第一級電場，電極板一 2與電極板二 4間形成第二級電場，在電場力的作用下，紡絲噴頭I開始紡絲，絲在第一級電場中受到一次牽伸作用，之后通過電極板一 2上的圓孔，進(jìn)入第二級電場，受到第二級電場的再次牽伸作用，絲進(jìn)一步變細(xì)，最終絲落在纖維接收板3上被接收。
[0026]實(shí)施例2
[0027]如圖2所示，該實(shí)施例與實(shí)施例1的工作原理相同，區(qū)別在于，在紡絲噴頭下設(shè)置有三層電極板，電極板一 2，電極板三8，電極板四9，三塊電極板都為中間帶孔的電極板，在電極板四9的下方，安裝有輥?zhàn)咏邮昭b置10用于接收纖維。紡絲時(shí)，紡絲噴頭I與接地電極5相連，電極板一 2與高壓靜電發(fā)生器一 6的高壓正極端子相連，電極板三8與高壓靜電發(fā)生器三11的高壓正極端子相連，電極板四9與高壓靜電發(fā)生器四12的高壓正極端子相連，當(dāng)紡絲噴頭就緒時(shí)，依次打開高壓靜電發(fā)生器一 2，高壓靜電發(fā)生器三8，高壓靜電發(fā)生器四9，并同時(shí)打開輥?zhàn)咏邮昭b置10的電機(jī)，在電場力的作用下，紡絲噴頭I紡出絲，在三級電場的作用下，受到三次牽伸作用，依次通過三層電極板上的孔，最終被電極板四9下的輥?zhàn)咏邮昭b置10接收。
【權(quán)利要求】
1.一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置，其特征在于:它主要包括紡絲噴頭、電極板一、電極板二、高壓靜電發(fā)生器一、高壓靜電發(fā)生器二、纖維接收板、接地電極，其中，電極板一是中間帶孔的電極板，電極板二是中間不帶孔的電極板；紡絲噴頭與接地電極相連，電極板一安裝在紡絲噴頭的正下方一定距離處，電極板一與高壓靜電發(fā)生器一的高壓正極端子相連，電極板二安裝在電極板一的正下方一定距離處，電極板二與高壓靜電發(fā)生器二的高壓正極端子相連，纖維接收板放在電極板二的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置，其特征在于:電極板一是中間帶孔的電極板，其形狀是圓形、方形或三角形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置，其特征在于:電極板二是中間帶孔的電極板，其形狀是圓形、方形或三角形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多電場耦合強(qiáng)力牽伸的靜電紡絲裝置，其特征在于:在紡絲噴頭下方，設(shè)置η層電極板，η為整數(shù)且η>2。
【文檔編號】D01D5/00GK203382864SQ201320233853
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月3日
【發(fā)明者】楊衛(wèi)民, 陳宏波, 鐘祥烽, 李好義, 安瑛, 焦志偉, 謝鵬程, 丁玉梅 申請人:北京化工大學(xué)