CN207362375U - 一种手持式静电纺丝设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手持式静电纺丝设备，包括喷枪、静电高压发生装置、贮液装置、用于存放静电高压发生装置和贮液装置的存放盒以及用于收集静电纺丝的接收装置；所述喷枪包括喷头、金属垫片以及枪体，所述喷头上设置有喷丝孔；所述枪体包括连接口、用于连通所述连接口和所述喷头的喷丝孔的输送管道以及用于控制所述输送管道连通或者关闭的控制开关；所述静电高压发生装置包括静电高压发生器；所述贮液装置包括贮藏箱、用于连接所述连接口与贮藏箱的连接管以及将贮藏箱的纺丝液输送到所述枪体的输送泵；所述手持式静电纺丝设备更方便操作人员手持操作。并且该手持式静电纺丝设备可以储存更多的纺丝液，避免重复装液，从而提高工作效率。

Description

一种手持式静电纺丝设备

技术领域

本实用新型涉及一种纳米材料制造设备，具体涉及一种静电纺丝设备。

背景技术

纳米纤维是指纤维直径介于几十纳米到几百纳米范围内的超细纤维，与纤维直径在微米以上的常规纤维相比较，纳米纤维的特性显著。纳米纤维可以获得超高比表面积，孔径结构优异，并且它的尺寸效应和界面效应也十分显著，在光、热、磁、电等方面有许多新奇特性，因此纳米纤维的应用范围十分广泛。在生物和医学领域，纳米纤维可用于药物控释、创伤修复、组织工程和酶固定等；在过滤以及个体防护领域，纳米纤维可用于工业粉尘、室内空气过滤、饮用水及污水处理、防护服和口罩等；在传感器领域，纳米纤维可用于振频传感器、电阻传感器、光电传感器等；在自清洁与催化载体领域，纳米纤维可用于自清洁材料和催化载体材料；纳米纤维还可用于发光材料和磁性材料等领域。纳米纤维的潜在应用价值，为其制备技术的发展提供了新的发展空间，同时也提出了新的要求。

静电纺丝由于所选用的原材料广泛而成为一种制备纳米纤维材料的优良方法，然而目前的静电纺丝设备大多体积庞大，占用空间较大，质量较重，不便于携带。并且操作不灵活，偏向于机械化。针对上述问题，市面上出现了一种便携式静电纺丝设备。例如授权公告号为CN102776583B的发明专利公布了一种便携式手持静电纺丝装置，工作时，先用手握住便携式手持静电纺丝装置，将便携式手持静电纺丝装置置于距离设置的收集极5-10厘米处，可任意方向指向收集极，收集极为金属箔或人体皮肤等非绝缘性物质；将纺丝溶液注入注射器的内腔中，用拇指按住顶部的压接开关，拇指的压力推动针管内纺丝溶液缓缓流出，同时接通压接开关，高压直流逆变器产生的高电压传递到不锈钢针头上，使不锈钢针头尖处带上3-5千伏的高压，并从针头处喷出纳米纤维沉积于收集极上；待纺丝完毕后，将手松开，压力消失，压接开关断开，纺丝溶液停止流出，纺丝结束。所述便携式手持静电纺丝装置体积小，价格低廉，操作简单，纺丝电压稳定，便于携带移动，能够随时随地进行纺丝操作。

然而上述便携式手持静电纺丝装置有以下不足：

1、上述便携式手持静电纺丝装置利用医用注射器为制备容器，通过按压医用注射器的推杆将医用注射器内的纺丝液从针头中射出，形成静电纺丝。在上述过程中，操作人员需要手动按压注射器的推杆，这会导致纺丝液的流量大小无法控制，影响静电纺丝的质量。此外，所述注射器也不方便操作人员手持操作。

2、注射器的纺丝液用完之后，操作人员需要拆下来重新将纺丝液从注射器的注射口中注入到注射器内，只有当注射器内有纺丝液时，所述便携式手持静电纺丝装置才可以继续工作。由于注射器的体积有限，无法储存大量的纺丝液，所以需要频繁注入纺丝液，这都会降低工作效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种手持式静电纺丝设备，该手持式静电纺丝设备更方便操作人员手持操作，并且，该手持式静电纺丝设备可以储存更多的纺丝液，避免重复装液，从而提高工作效率。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：

一种手持式静电纺丝设备，包括喷枪、静电高压发生装置、贮液装置、用于存放静电高压发生装置和贮液装置的存放盒以及用于收集静电纺丝的接收装置；所述静电高压发生装置与贮液装置安装在存放盒内；其中，

所述喷枪包括喷头、金属垫片以及枪体，其中，所述喷头安装在枪体上，该喷头上设置有用于喷射纺丝液的喷丝孔；所述金属垫片安装在所述枪体上且位于所述喷头与枪体之间；所述枪体包括连接口、用于连通所述连接口和所述喷头的喷丝孔的输送管道以及用于控制所述输送管道连通或者关闭的控制开关；

所述静电高压发生装置包括静电高压发生器，所述静电高压发生器的正极与所述金属垫片连接；所述静电高压发生器的负极与所述接收装置连接；

所述贮液装置包括用于贮液纺丝液的贮藏箱、用于连接所述连接口与所述贮藏箱的连接管以及将贮藏箱的纺丝液输送到所述枪体的输送泵，其中，所述输送泵的一端与所述贮藏箱连接，另一端与连接管连接。

本实用新型的手持式静电纺丝设备的工作原理是：操作人员将配置好的纺丝液注入贮藏箱中，接着，启动输送泵，使得所述贮藏箱的纺丝液可以通过连接管进入到所述枪体内。随后，打开静电高压发生器，由于所述金属垫片与所述静电高压发生器的正极连接，所述接收装置和静电高压发生器的负极连接，因此所述金属垫片与所述接收装置之间产生静电场。最后，操作人员调节好喷枪的喷丝孔与所述接收装置之间的距离，通过控制开关使得所述连接口与所述喷丝孔之间的输送管道连通，所述纺丝液通过所述输送管道到达所述喷头，并在所述喷头的喷丝孔的末端处形成泰勒锥状的液滴，当所述静电场的电场力大于所述喷丝孔末端的液滴的表面张力时，所述液滴就形成射流，所述射流在静电场中进一步拉伸，直径减小，在经历溶剂挥发后固化形成纳米纤维沉积在接收装置上。

优选的，所述静电高压发生装置还包括用于调节负电压大小的负高压调节器以及用于调节正电压大小的正高压调节器，所述静电高压发生器的正极与所述正高压调节器连接，该正高压调节器与金属垫片连接；所述静电高压发生器的负极与所述负高压调节器连接，该负高压调节器与接收装置连接。这样，通过所述正高压调节器和所述负高压调节器对所述金属垫片与所述接收装置之间的电场强度进行调节，从而适应不同类型的静电纺丝的加工。

进一步地，所述静电高压发生器所产生的正高压范围是0-30kV，负高压是0-10kV。

优选的，所述输送泵上设置有流量调节阀，所述流量调节阀一端与所述输送泵连接，另一端与连接管连接。这样，操作人员通过流量调节阀可以精确地调节纺丝液的流量，不仅提高制造出来的静电纺丝的质量，而且也可以适应不同类型的静电纺丝的加工，适用范围更广。

进一步地，所述流量调节阀的流量调节范围为0-20ml/h。

优选的，所述接收装置为平板接收器或者转筒接收器。所述平板接收器可以使得制造出来的静电纺丝堆叠存放在所述平板接收器的平面内；所述转筒接收器可以将制造出来的静电纺丝收卷起来；上述两种接收装置都使得静电纺丝的收集更加方便。

优选的，所述喷枪在所述输送管道与所述喷丝孔之间设置有转换器，所述转换器上设置有转换通道，所述转换通道一端与所述输送管道连接，另一端与所述喷头的喷丝孔连接。通过设置上述转换器可以调节所述喷丝孔喷射纺丝液的流量大小，使得制造出来的静电纺丝的质量更好。

优选的，所述控制开关包括挡块以及带动挡块运动使所述输送管道连通或者断开的驱动机构，其中，所述挡块设置在所述枪体内，所述枪体在与所述挡块对应位置处设置有容纳空间；所述挡块上设置有通孔，该挡块在所述驱动机构的驱动下在第一位置和第二位置间互换；当所述挡块在第一位置时，所述通孔与所述输送管道连通，当所述挡块在第二位置时，所述通孔与所述输送管道错开。这样，通过驱动机构带动所述挡块运动，从而控制输送管道的通断，进而控制静电纺丝制备工作的进行与停止。

优选的，所述驱动机构包括手持开关、连接杆以及设置在容纳空间中的弹簧，所述手持开关通过转动结构安装在枪体上；所述连接杆一端安装在挡块上，另一端自所述容纳空间向外延伸出枪体并与所述手持开关连接，所述弹簧一端作用在所述枪体上，另一端作用在所述挡块上，所述弹簧的弹力促使所述挡块处于第二位置。工作时，操作人员握紧手持开关，使得所述手持开关挤压所述连接杆，所述连接杆带动挡块运动并挤压弹簧，使得弹簧处于压缩状态，此时，所述挡块到达第一位置，即所述挡块上的通孔与所述输送管道连通，这样，所述纺丝液能够顺利到达所述喷头处且从所述喷头的喷丝孔中形成射流喷射到接收装置中。当静电纺丝制备完成后，操作人员松开手持开关，所述弹簧为了恢复原状促使所述挡块做反向运动，使得所述挡块到达第二位置，即所述挡块的通孔与所述输送管道错开，从而使得纺丝液不能顺利到达所述喷头。

优选的，所述贮藏箱、输送泵、流量调节阀、连接管、枪体、转换器以及喷头之间的连接处均设置有密封圈，所述连接杆与所述枪体的交接处也设置有密封圈。这样可以防止纺丝液从手持式静电纺丝设备中流出，使得密封效果更好。此外，上述结构也避免了手持式静电纺丝设备内的纺丝液受到外界的污染，保证了制造出来静电纺丝的质量。

本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：

1、本实用新型的手持式静电纺丝设备中使用的喷枪结构有利于操作人员的发力，使得操作人员在操作过程中能够轻松地操作。

2、本实用新型的手持式静电纺丝设备中的静电高压发生装置与贮液装置存放在存放盒中，从而使得本实用新型的手持式静电纺丝设备的体积更小，更方便携带。

3、本实用新型的手持式静电纺丝设备中的纺丝液存放在贮藏箱中。从而通过调整贮藏箱的大小来存放更多的纺丝液，避免频繁装液，从而提高工作效率。此外，所述喷枪与所述贮藏箱是独立的，所以在注入纺丝液时不会影响到所述喷枪的正常工作。

附图说明

图1为本实用新型的手持式静电纺丝设备的具体实施方式的结构简图。

图2为图1中的喷枪的主视图。

图3和图4为图2的不同部位的局部放大图。

图5为挡块在第一位置时的结构简图。

图6为挡块在第二位置处的结构简图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

参见图1，本实用新型的手持式静电纺丝设备包括喷枪1、静电高压发生装置5、贮液装置4、用于存放静电高压发生装置5和贮液装置4的存放盒3以及用于收集静电纺丝的接收装置6；所述静电高压发生装置5与贮液装置4安装在存放盒3内。

参见图2，所述喷枪1包括喷头1-10、金属垫片1-9以及枪体1-13，其中，所述喷头1-10安装在枪体1-13上，该喷头1-10上设置有用于喷射纺丝液的喷丝孔1-12；所述金属垫片1-9安装在所述枪体1-13上且位于所述喷头1-10与枪体1-13之间；所述枪体1-13包括连接口1-1、用于连通所述连接口1-1和所述喷头1-10的喷丝孔1-12的输送管道1-7以及用于控制所述输送管道1-7连通或者关闭的控制开关。

参见图1，所述静电高压发生装置5包括静电高压发生器5-1，所述静电高压发生器5-1所产生的正高压范围是0-30kV，负高压是0-10kV；所述静电高压发生器5-1的正极与所述金属垫片1-9连接；所述静电高压发生器5-1的负极与所述接收装置6连接。

参见图1，所述贮液装置4包括用于贮液纺丝液的贮藏箱4-1、用于连接所述连接口1-1与所述贮藏箱4-1的连接管2以及将贮藏箱4-1的纺丝液输送到所述枪体1-13的输送泵4-2，其中，所述输送泵4-2的一端与所述贮藏箱4-1连接，另一端与连接管2连接。

参见图1，所述静电高压发生装置5还包括用于调节负电压大小的负高压调节器5-3以及用于调节正电压大小的正高压调节器5-2，所述静电高压发生器5-1的正极与所述正高压调节器5-2连接，该正高压调节器5-2与金属垫片1-9连接；所述静电高压发生器5-1的负极与所述负高压调节器5-3连接，该负高压调节器5-3与接收装置6连接。这样，通过所述正高压调节器5-2和所述负高压调节器5-3对所述金属垫片1-9与所述接收装置6之间的电场强度进行调节，从而适应不同类型的静电纺丝的加工。

参见图1，所述输送泵4-2上设置有流量调节阀，所述流量调节阀的流量调节范围为0-20ml/h，该流量调节阀一端与所述输送泵4-2连接，另一端与连接管2连接。这样，操作人员通过流量调节阀可以精确地调节纺丝液的流量，不仅提高制造出来的静电纺丝的质量，而且也可以适应不同类型的静电纺丝的加工，适用范围更广。

参见图1，所述接收装置6为平板接收器或者转筒接收器。所述平板接收器可以使得制造出来的静电纺丝堆叠在所述平板接收器的平面内；所述转筒接收器可以将制造出来的静电纺丝收卷起来；上述两种接收器都使得静电纺丝的收集更加方便。

参见图2-图4，所述喷枪1在所述输送管道1-7与所述喷丝孔1-12之间设置有转换器1-8，所述转换器1-8上设置有转换通道，所述转换通道一端与所述输送管道1-7连接，另一端与所述喷头1-10的喷丝孔1-12连接。通过设置上述转换器1-8可以调节所述喷丝孔1-12喷射纺丝液的流量大小，使得制造出来的静电纺丝的质量更好。

参见图2-图6，所述控制开关包括挡块1-4以及带动挡块1-4运动使所述输送管道1-7连通或者断开的驱动机构，其中，所述挡块1-4设置在所述枪体1-13内，所述枪体1-13在与所述挡块1-4对应位置处设置有容纳空间；所述挡块1-4上设置有通孔1-5，该挡块1-4在所述驱动机构的驱动下在第一位置和第二位置间互换；当所述挡块1-4在第一位置时，所述通孔1-5与所述输送管道1-7连通，当所述挡块1-4在第二位置时，所述通孔1-5与所述输送管道1-7错开。这样，通过驱动机构带动所述挡块1-4运动，从而控制输送管道1-7的通断，进而控制静电纺丝制备工作的进行与停止。

参见图2-图6，所述驱动机构包括手持开关1-2、连接杆1-6以及设置在容纳空间中弹簧1-3，所述手持开关1-2通过转动结构1-11安装在枪体1-13上；所述连接杆1-6一端安装在挡块1-4上，另一端自所述容纳空间向外延伸出枪体1-13并与所述手持开关1-2连接，所述弹簧1-3一端作用在所述枪体1-13上，另一端作用在所述挡块1-4上，所述弹簧1-3的弹力促使所述挡块1-4处于第二位置。工作时，操作人员握紧手持开关1-2，使得所述手持开关1-2挤压所述连接杆1-6，所述连接杆1-6带动挡块1-4运动并挤压弹簧1-3，使得弹簧1-3处于压缩状态，此时，所述挡块1-4到达第一位置，即所述挡块1-4上的通孔1-5与所述输送管道1-7连通，所述纺丝液能够顺利到达所述喷头1-10处且从所述喷头1-10的喷丝孔1-12中形成射流喷射到接收装置6中。当静电纺丝制备完成后，操作人员松开手持开关1-2，所述弹簧1-3为了恢复原状促使所述挡块1-4做反向运动，所述挡块1-4到达第二位置，即所述挡块1-4的通孔1-5与所述输送管道1-7错开，从而使得纺丝液不能顺利到达所述喷头1-10。

参见图1-图4，所述贮藏箱4-1、输送泵4-2、流量调节阀、连接管2、枪体1-13、转换器1-8以及喷头1-10之间的连接处均设置有密封圈7，所述连接杆1-6与所述枪体1-13的交接处也设置有密封圈7。这样可以防止纺丝液从手持式静电纺丝设备中流出，使得密封效果更好，同时也避免了手持式静电纺丝设备内的纺丝液受到外界的污染，保证了制造出来静电纺丝的质量。

参见图1-图6，本实用新型的手持式静电纺丝设备的工作原理是：

工作时，操作人员将配置好的纺丝液注入贮藏箱4-1中，接着，启动输送泵4-2，使得所述贮藏箱4-1的纺丝液可以通过连接管2进入到所述枪体1-13内。随后，打开静电高压发生器5-1，由于所述金属垫片1-9与所述静电高压发生器5-1的正极连接，所述接收装置6和静电高压发生器5-1的负极连接，因此所述金属垫片1-9与所述接收装置6之间产生静电场。最后，操作人员调节好喷枪1的喷丝孔1-12与所述接收装置6之间的距离，通过控制开关使得所述连接口1-1与所述喷丝孔1-12之间的输送管道1-7连通，所述纺丝液通过所述输送管道1-7到达所述喷头1-10并在所述喷头1-10的喷丝孔1-12的末端处形成泰勒锥状的液滴，当所述静电场的电场力大于所述喷丝孔1-12末端的液滴的表面张力时，所述液滴就形成射流，所述射流在静电场中进一步拉伸，直径减小，在经历溶剂挥发后固化形成纳米纤维沉积在接收装置6上。

上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种手持式静电纺丝设备，其特征在于，包括喷枪、静电高压发生装置、贮液装置、用于存放静电高压发生装置和贮液装置的存放盒以及用于收集静电纺丝的接收装置；所述静电高压发生装置与贮液装置安装在存放盒内；其中，

所述喷枪包括喷头、金属垫片以及枪体，其中，所述喷头安装在枪体上，该喷头上设置有用于喷射纺丝液的喷丝孔；所述金属垫片安装在所述枪体上且位于所述喷头与枪体之间；所述枪体包括连接口、用于连通所述连接口和所述喷头的喷丝孔的输送管道以及用于控制所述输送管道连通或者关闭的控制开关；

所述静电高压发生装置包括静电高压发生器，所述静电高压发生器的正极与所述金属垫片连接；所述静电高压发生器的负极与所述接收装置连接；

所述贮液装置包括用于贮液纺丝液的贮藏箱、用于连接所述连接口与所述贮藏箱的连接管以及将贮藏箱的纺丝液输送到所述枪体的输送泵，其中，所述输送泵的一端与所述贮藏箱连接，另一端与连接管连接。

2.根据权利要求1所述的手持式静电纺丝设备，其特征在于，所述静电高压发生装置还包括用于调节负电压大小的负高压调节器以及用于调节正电压大小的正高压调节器，所述静电高压发生器的正极与所述正高压调节器连接，该正高压调节器与金属垫片连接；所述静电高压发生器的负极与所述负高压调节器连接，该负高压调节器与接收装置连接。

3.根据权利要求2所述的手持式静电纺丝设备，其特征在于，所述静电高压发生器所产生的正高压范围是0-30kV，负高压是0-10kV。

4.根据权利要求1所述的手持式静电纺丝设备，其特征在于，所述输送泵上设置有流量调节阀，所述流量调节阀一端与所述输送泵连接，另一端与连接管连接。

5.根据权利要求4所述的手持式静电纺丝设备，其特征在于，所述流量调节阀的流量调节范围为0-20ml/h。

6.根据权利要求1所述的手持式静电纺丝设备，其特征在于，所述接收装置为平板接收器或者转筒接收器。

7.根据权利要求1所述的手持式静电纺丝设备，其特征在于，所述喷枪在所述输送管道与所述喷丝孔之间设置有转换器，所述转换器上设置有转换通道，所述转换通道一端与所述输送管道连接，另一端与所述喷头的喷丝孔连接。

8.根据权利要求1所述的手持式静电纺丝设备，其特征在于，所述控制开关包括挡块以及带动挡块运动使所述输送管道连通或者断开的驱动机构，其中，所述挡块设置在所述枪体内，所述枪体在与所述挡块对应位置处设置有容纳空间；所述挡块上设置有通孔，该挡块在所述驱动机构的驱动下在第一位置和第二位置间互换；当所述挡块在第一位置时，所述通孔与所述输送管道连通，当所述挡块在第二位置时，所述通孔与所述输送管道错开。

9.根据权利要求8所述的手持式静电纺丝设备，其特征在于，所述驱动机构包括手持开关、连接杆以及设置在容纳空间中的弹簧，所述手持开关通过转动结构安装在枪体上；所述连接杆一端安装在挡块上，另一端自所述容纳空间向外延伸出枪体外与所述手持开关连接，所述弹簧一端作用在所述枪体上，另一端作用在所述挡块上，所述弹簧的弹力促使所述挡块处于第二位置。