CN202744669U

CN202744669U - 多孔气泡静电纺丝装置

Info

Publication number: CN202744669U
Application number: CN 201220250143
Authority: CN
Inventors: 何吉欢; 孔海燕; 周丽霞
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2022-05-30

Abstract

一种多孔气泡静电纺丝装置，包括贮液池、高压静电发生器、气泵、喷头以及接收板，喷头通过一导气管与气泵相连，接收板与一接地电极相连，贮液池的上端开口，贮液池通过金属电极与高压静电发生器相连，贮液池内设有中间平板，中间平板上穿设有直径大小能调节的若干小孔。本实用新型通过在中间平板上设置若干小孔，贮液池内的溶液在气泵的作用下会通过若干小孔产生大量气泡，当电场力大于溶液表面张力时，将有射流从气泡顶端射出，沉积在接收板上，形成大量的纳米纤维，该多孔气泡静电纺丝装置可实现纳米纤维的规模化生产，生产效率高，生产成本低，设备简单，易操作，适应性强，可满足大批量生产的需求。

Description

多孔气泡静电纺丝装置

技术领域

本实用新型涉及纺丝设备领域，尤其涉及一种可高效制备纳米纤维的多孔气泡静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝技术是目前制备超细纤维和纳米纤维最直接也是最基本的方法之一，由静电纺丝技术制备的纳米纤维具有超高的比表面积、极大长径比、高表面活性、优越的机械性能（高强高韧）等特点，在纺织工程、环境工程、生物科技、医疗与卫生健康、能源贮存、军事与反恐安全等不同领域都具有十分广阔的应用前景。

目前实验室和工业界制备纳米纤维，均广泛采用单喷头或多喷头针筒式静电纺纳米纤维的装置。如中国专利申请号：ZL200410025622.6、ZL200420107832.5等；美国专利：US6713001、US7326043、US6616435等。有不少改良或改变针筒式喷头设计，采用其他喷丝方式进行纺丝的装置，如中国专利申请号：ZL200610117671.1、ZL200710036447.4、ZL200710040316.3、ZL200420020596.3、ZL200820058415.4等，美国专利：US7535019、US7390452等，日本专利：JP2009120971-A、JP2009120972-A；世界专利：WO2008060675-A2、WO2008060675-A3。还有改进接收装置的，如美国专利：US5042789、US4589186等。

传统的纳米静电纺丝技术存在一些缺陷，产量低，同时受溶液溶度、粘性等性能影响较大，且由于针头直径较小，易堵塞针头。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种改良结构的静电纺丝装置，以克服上述缺陷。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种可实现微米或纳米纤维的高效率、低耗能、连续化生产的多孔气泡静电纺丝装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多孔气泡静电纺丝装置，包括贮液池、高压静电发生器、气泵、位于贮液池底面且垂直向上延伸的喷头以及设于贮液池正上方的接收板，所述喷头通过一导气管与气泵相连，所述接收板与一接地电极相连，所述贮液池的上端开口，所述贮液池通过金属电极与高压静电发生器相连，所述贮液池内设有中间平板，所述中间平板上穿设有直径大小能调节的若干小孔。

优选的，在上述多孔气泡静电纺丝装置中，所述气泵输出的气流流速范围是0~100m/s。

优选的，在上述多孔气泡静电纺丝装置中，所述高压静电发生器的输出电压范围是1V~100KV。

优选的，在上述多孔气泡静电纺丝装置中，所述接收板与中间平板上表面的距离调节范围是0.1cm~100cm。

优选的，在上述多孔气泡静电纺丝装置中，所述导气管与气泵相连处高于贮液池的液面。

优选的，在上述多孔气泡静电纺丝装置中，所述气泵用手风器代替，并处于相同位置。

优选的，在上述多孔气泡静电纺丝装置中，所述接收板用滚筒代替。

优选的，在上述多孔气泡静电纺丝装置中，所述贮液池的形状为圆柱体或正方体。

从上述技术方案可以看出，本实用新型实施例的多孔气泡静电纺丝装置通过在中间平板上设置若干小孔，贮液池内的溶液在气泵的作用下会通过若干小孔产生大量气泡，当电场力大于溶液表面张力时，将有射流从气泡顶端射出，沉积在接收板上，形成大量的纳米纤维，该多孔气泡静电纺丝装置可实现纳米纤维的规模化生产，生产效率高，生产成本低，设备简单，易操作，适应性强，可满足大批量生产的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本实用新型的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型多孔气泡静电纺丝装置第一实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型多孔气泡静电纺丝装置中中间平板的结构示意图；

图3为本实用新型多孔气泡静电纺丝装置第二实施方式的结构示意图。

其中：1、贮液池； 2、高压静电发生器； 3、气泵； 4、喷头；5、接收板； 6、中间平板； 7、小孔； 8、导气管； 9、金属电极；10、接地电极； 11、手风器。

具体实施方式

本实用新型公开了一种可实现微米或纳米纤维的高效率、低耗能、连续化大批量生产的多孔气泡静电纺丝装置，以弥补现有技术的不足与缺陷，满足生产和生活的需要。

该多孔气泡静电纺丝装置，包括贮液池、高压静电发生器、气泵、位于贮液池底面且垂直向上延伸的喷头以及设于贮液池正上方的接收板，所述喷头通过一导气管与气泵相连，所述接收板与一接地电极相连，所述贮液池的上端开口，所述贮液池通过金属电极与高压静电发生器相连，所述贮液池内设有中间平板，所述中间平板上穿设有直径大小能调节的若干小孔。

进一步的，所述气泵输出的气流流速范围是0~100m/s。

进一步的，所述高压静电发生器的输出电压范围是1V~100KV。

进一步的，所述接收板与中间平板上表面的距离调节范围是0.1cm~100cm。

进一步的，所述导气管与气泵相连处高于贮液池的液面。

进一步的，所述气泵用手风器代替，并处于相同位置。

进一步的，所述接收板用滚筒代替。

进一步的，所述贮液池的形状为圆柱体或正方体。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1及图2所示，图1是本实用新型多孔气泡静电纺丝装置第一实施方式的示意图。该多孔气泡静电纺丝装置包括贮液池1、高压静电发生器2、气泵3、位于贮液池1底面且垂直向上延伸的喷头4以及设于贮液池1正上方的接收板5。喷头4通过一导气管8与气泵3相连，接收板5与一接地电极10相连。贮液池1的上端开口，贮液池1通过金属电极9与高压静电发生器2相连。导气管8与气泵3相连处高于贮液池1的液面。贮液池1内设有中间平板6，中间平板6上穿设有直径大小能调节的若干小孔7。通过在中间平板6上设置若干小孔7，贮液池1内的溶液在气泵3的作用下会通过若干小孔7产生大量气泡，当电场力大于溶液表面张力时，将有射流从气泡顶端射出，沉积在接收板5上，形成大量的纳米纤维，该多孔气泡静电纺丝装置可实现纳米纤维的规模化生产，生产效率高，生产成本低，设备简单，易操作，适应性强，可满足大批量生产的需求。

接收板5与中间平板6上表面的距离调节范围是0.1cm~100cm，从而方便控制射流的射程。

高压静电发生器2的输出电压值可调节，输出电压的调节范围是1V~100KV。

气泵3输出的气流流速范围是0~100m/s，如此，根据需要可以调节气泡的大小和速度。

该实例中，贮液池1内径大小可以调节，贮液池1的形状为圆柱体或正方体；同时贮液池1中间平板6上所穿小孔7的直径大小也可以调节。通过调节贮液池1的内径大小，同时小孔7的直径，进行纺丝。

本实用新型第一实施方式的多孔气泡静电纺丝装置的工作原理是：工作时，首先在贮液池1中注入溶液或熔体，所加液量应不高于贮液池中间平板6；打开气泵3，开始时气压较低，先将导气管8中液体排出，再慢慢加大气压，使液面出现有规律的气泡状凸起；然后打开高压静电发生器2，调节到一定电压，液体内部自由电荷在高压静电作用下将被极化，特别是气泡表面；距贮液池1上端口一定距离是接收板5，接收板5与接地电极10相连形成负极，与液面之间形成电场，当电场力大于溶液表面张力时，将有射流从气泡顶端射出，射向负电极，沉积在接收板5上，形成大量的纳米纤维。

气泵3可以用手风器代替，并处于相同位置；可直接向贮液池1中补充溶液或熔体；接收板5可用滚筒代替。

如图2及图3所示，图3是本实用新型多孔气泡静电纺丝装置第二实施方式的示意图。该多孔气泡静电纺丝装置包括贮液池1、高压静电发生器2、手风器11、位于贮液池1底面且垂直向上延伸的喷头4以及设于贮液池1正上方的接收板5。喷头4通过一导气管8与手风器11相连，接收板5与一接地电极10相连。贮液池1的上端开口，贮液池1通过金属电极9与高压静电发生器2相连。导气管8与手风器11相连处高于贮液池1的液面。贮液池1内设有中间平板6，中间平板6上穿设有直径大小能调节的若干小孔7。通过在中间平板6上设置若干小孔7，贮液池1内的溶液在气泵3的作用下会通过若干小孔7产生大量气泡，当电场力大于溶液表面张力时，将有射流从气泡顶端射出，沉积在接收板5上，形成大量的纳米纤维，该多孔气泡静电纺丝装置可实现纳米纤维的规模化生产，生产效率高，生产成本低，设备简单，易操作，适应性强，可满足大批量生产及产品应用等对纳米纤维及其相关产品的需求。

该实例中，手风器11用来充气，仅需实验人员手动挤压，产生气流，即可产生气泡，进行纺丝。

该实例中，接收板5与中间平板6上表面的距离调节范围是0.1cm~100cm，从而方便控制射流的射程。高压静电发生器2的输出电压值可调节，输出电压的调节范围是1V~100KV。气泵3输出的气流流速范围是0~100m/s，如此，根据需要可以调节气泡的大小和速度。

本实用新型第二实施方式的多孔气泡静电纺丝装置的工作原理是：工作时，首先在贮液池1中注入溶液或熔体，所加液量应不高于贮液池中间平板6；通过手动挤压手风器11，以产生气流，开始时气压较低，先将导气管8中液体排出，再慢慢加大手动挤压频率，使得气压增大，使液面出现有规律的气泡状凸起；然后打开高压静电发生器2，调节到一定电压，液体内部自由电荷在高压静电作用下将被极化，特别是气泡表面；距贮液池1上端口一定距离是接收板5，接收板5与接地电极10相连形成负极，与液面之间形成电场，当电场力大于溶液表面张力时，将有射流从气泡顶端射出，射向负电极，沉积在接收板5上，形成大量的纳米纤维。

本实用新型实施例的多孔气泡静电纺丝装置可实现微米或纳米纤维的高效率、低耗能、连续化生产，仅通过在在中间平板6上设置很多小孔7，同时产生大量气泡，提高了气泡产生的均匀性，可实现纳米纤维的规模化生产，生产效率高，生产成本低，设备简单，易操作，适应性强，可满足大批量生产的需求。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种多孔气泡静电纺丝装置，包括贮液池（1）、高压静电发生器（2）、气泵（3）、位于贮液池（1）底面且垂直向上延伸的喷头（4）以及设于贮液池（1）正上方的接收板（5），所述喷头（4）通过一导气管（8）与气泵（3）相连，所述接收板（5）与一接地电极（10）相连，其特征在于：所述贮液池（1）的上端开口，所述贮液池（1）通过金属电极（9）与高压静电发生器（2）相连，所述贮液池（1）内设有中间平板（6），所述中间平板（6）上穿设有直径大小能调节的若干小孔（7）。

2.根据权利要求1所述的多孔气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述气泵（3）输出的气流流速范围是0～100m/s。

3.根据权利要求1所述的多孔气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述高压静电发生器（2）的输出电压范围是1V～100KV。

4.根据权利要求1所述的多孔气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述接收板（5）与中间平板（6）上表面的距离调节范围是0.1cm～100cm。

5.根据权利要求1所述的多孔气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述导气管（8）与气泵（3）相连处高于贮液池（1）的液面。

6.根据权利要求1所述的多孔气泡静电纺丝装置，其特征在于：所述贮液池（1）的形状为圆柱体或正方体。