本發(fā)明涉及靜電紡絲技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種循環(huán)使用的納米纖維過濾網(wǎng)及其制備裝置、方法。

背景技術(shù)：

靜電紡絲技術(shù)上一種利用靜電場力生產(chǎn)納米纖維的技術(shù)，其原理是：在高壓靜電場中，帶電聚合物溶液在電場力的作用下形成泰勒錐，當電場力足夠大，使得帶電液滴克服表面張力形成帶電射流，最后在收集機構(gòu)上沉積固化成納米纖維結(jié)構(gòu)。

靜電紡絲方法是生產(chǎn)納米纖維最為簡單且成本低廉的方法，在眾多領(lǐng)域中都有較大的運用，如過濾行業(yè)、電子、能源、催化、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。其中靜電紡絲納米纖維制備過濾膜有著過濾效率高，技術(shù)成本低，能耗低等特點。

近年來，隨著民眾對空氣污染的日益關(guān)注，對空氣凈化的需求不斷增大，因此市場上也出現(xiàn)了多種空氣過濾裝置，例如帶靜電納米纖維空氣濾芯（cn204051237），但是該濾芯制備過程中，由于其支撐網(wǎng)采用金屬材料，不僅在噴印時對靜電紡絲的高壓電場造成干擾，而且容易因靜電吸附導(dǎo)致納米纖維集中沉積于支撐網(wǎng)的金屬線上，而非均勻沉積形成納米纖維膜，導(dǎo)致過濾效果不佳。同時，目前用于空氣凈化的空氣過濾膜價格高昂，且需定期更換，例如汽車的空氣過濾裝置，其使用頻繁，更換周期短，對用戶產(chǎn)生很大的經(jīng)濟壓力，使得民眾降低了更換過濾膜的動力，非常多的過濾膜均過期使用，達不到過濾效果的同時，也增加了病菌滋生帶來的潛在威脅，此外，不斷更換的過濾膜，帶來了很大的環(huán)境污染問題。除此之外，功能化的、個性化的過濾膜的需求不斷增加，民眾根據(jù)不同的功能需求，如除塵、除菌、除有機廢氣等功能的需求不斷增加，進而加大了對現(xiàn)有過濾膜的技術(shù)要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是：提供一種制備過程簡單、可循環(huán)使用的納米纖維過濾網(wǎng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的另一目的是：提供一種制備過程簡單、可循環(huán)使用的納米纖維過濾網(wǎng)的制備裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的另一目的是：提供一種制備過程簡單、可循環(huán)使用的納米纖維過濾網(wǎng)的制備方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種循環(huán)使用的納米纖維過濾網(wǎng)，包括有支撐架、過濾支撐網(wǎng)格和納米纖維膜，所述支撐架用于支撐過濾支撐網(wǎng)格，所述支撐架和過濾支撐網(wǎng)格均由非導(dǎo)電材料制成，所述納米纖維膜噴印于網(wǎng)格上。

本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是：一種循環(huán)使用的納米纖維過濾網(wǎng)的制備裝置，包括有高壓電源、控制單元、噴頭支架、導(dǎo)液管、供液系統(tǒng)、圖像處理單元、運動導(dǎo)軌、紡絲噴頭、導(dǎo)電收集電極、絕緣板、支撐架和過濾支撐網(wǎng)格，所述運動導(dǎo)軌包括有縱向?qū)к壓蜋M向?qū)к?，所述縱向?qū)к壣显O(shè)置可縱向移動的絕緣板，所述絕緣板上設(shè)置導(dǎo)電收集電極，所述支撐架和過濾支撐網(wǎng)格放置于導(dǎo)電收集電極上，所述支撐架用于支撐過濾支撐網(wǎng)格，所述橫向?qū)к壴O(shè)置于縱向?qū)к壣戏?，所述橫向?qū)к壣习惭b可橫向移動的紡絲噴頭，所述供液系統(tǒng)通過導(dǎo)液管連接至紡絲噴頭，所述紡絲噴頭位于絕緣板上方，所述高壓電源的正負極分別紡絲噴頭和導(dǎo)電收集電極連接，所述圖像處理單元用于收集支撐架和過濾支撐網(wǎng)格的圖像數(shù)據(jù)，所述控制單元分別連接至縱向?qū)к墶M向?qū)к壓蛨D像處理單元。

進一步，所述支撐架和過濾支撐網(wǎng)格均由非導(dǎo)電材料制成。

進一步，所述圖像處理單元與運動導(dǎo)軌相對靜止。

本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是：一種循環(huán)使用的納米纖維過濾網(wǎng)的制備方法，包括有以下步驟：

a.將支撐架支撐的過濾支撐網(wǎng)格放置于導(dǎo)電收集電極上；

b.啟動紡絲裝置；

c.通過圖像處理單元采集過濾支撐網(wǎng)格的位置、形狀和尺寸；

d.控制單元根據(jù)圖像處理單元采集的數(shù)據(jù)計算噴印軌跡；

e.控制單元根據(jù)上述噴印軌跡驅(qū)動運動導(dǎo)軌移動，從而使紡絲噴頭相對于過濾支撐網(wǎng)格按照一定的運動軌跡進行噴印。

進一步，所述支撐架和過濾支撐網(wǎng)格均由非導(dǎo)電材料制成。

進一步，對于達到使用期限的納米纖維過濾網(wǎng)，首先清洗掉過濾支撐網(wǎng)格上的納米纖維膜，然后執(zhí)行步驟a-e。

本發(fā)明的有益效果是：采用非導(dǎo)電材料制成的支撐架和過濾支撐網(wǎng)格對納米纖維膜進行支撐，在靜電紡絲制備納米纖維膜過濾膜，可快速制備高效過濾膜，且可以實現(xiàn)不同功能納米纖維膜的噴?。幌啾冉饘倬W(wǎng)格支架，可實現(xiàn)納米纖維膜的均勻沉積，不需要采用轉(zhuǎn)印技術(shù)，可即時噴印使用；且由于制備過程不需要采用轉(zhuǎn)印技術(shù)，速度快，因此可對支撐架和過濾支撐網(wǎng)格重復(fù)利用，減小環(huán)境污染。

本發(fā)明的另一有益效果是：該裝置采用靜電紡絲制備納米纖維膜過濾膜，可快速制備高效過濾膜，實現(xiàn)不同功能納米纖維膜的噴印，且利用圖像處理可以實現(xiàn)對不同支撐架和過濾支撐網(wǎng)格的噴印，從而能實現(xiàn)低成本、個性化的定制；相比金屬網(wǎng)格支架，可實現(xiàn)納米纖維膜的均勻沉積，不需要采用轉(zhuǎn)印技術(shù)，可即時噴印使用；且由于制備過程不需要采用轉(zhuǎn)印技術(shù)，速度快，因此可對支撐架和過濾支撐網(wǎng)格重復(fù)利用，減小環(huán)境污染。

本發(fā)明的另一有益效果是：該方法采用靜電紡絲制備納米纖維膜過濾膜，可快速制備高效過濾膜，實現(xiàn)不同功能納米纖維膜的噴印，且利用圖像處理可以實現(xiàn)對不同支撐架和過濾支撐網(wǎng)格的噴印，從而能實現(xiàn)低成本、個性化的定制；相比金屬網(wǎng)格支架，可實現(xiàn)納米纖維膜的均勻沉積，不需要采用轉(zhuǎn)印技術(shù)，可即時噴印使用；且由于制備過程不需要采用轉(zhuǎn)印技術(shù)，速度快，因此可對支撐架和過濾支撐網(wǎng)格重復(fù)利用，減小環(huán)境污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明納米纖維過濾網(wǎng)的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明裝置的部分結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；

圖4為本發(fā)明裝置的部分結(jié)構(gòu)主視圖；

圖5為本發(fā)明方法的步驟流程圖。

圖中：1、高壓電源；2、控制單元；3、圖像處理單元；4、橫向?qū)к墸?、縱向?qū)к墸?、噴頭支架；7、供液系統(tǒng)；8、紡絲噴頭；9、絕緣板；10、支撐架和過濾支撐網(wǎng)格；21、導(dǎo)電收集電極；22、連接圖像處理單元的數(shù)據(jù)線；23、連接橫向?qū)к壍臄?shù)據(jù)線；24、連接縱向?qū)к壍臄?shù)據(jù)線；25、導(dǎo)液管；26、連接導(dǎo)電收集電極的導(dǎo)線；27、連接紡絲噴頭的導(dǎo)線；31、支撐架；32、過濾支撐網(wǎng)格；33、納米纖維。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明：

參照圖1，一種循環(huán)使用的納米纖維過濾網(wǎng)，包括有支撐架、過濾支撐網(wǎng)格和納米纖維膜，所述支撐架用于支撐過濾支撐網(wǎng)格，所述支撐架和過濾支撐網(wǎng)格均由非導(dǎo)電材料制成，所述納米纖維膜噴印于網(wǎng)格上。

由于納米纖維膜的自支撐性較差，而較厚的納米纖維膜因空氣阻力大而無法用于空氣凈化領(lǐng)域，因此用于空氣凈化的納米纖維膜需要一個網(wǎng)格來作支撐，保證其力學(xué)性能的同時，保障其過濾性能。此外，網(wǎng)格支撐架可以循環(huán)使用，當作為過濾材料的核心納米纖維膜的使用期限達到時，只需清洗掉網(wǎng)格上的納米纖維膜之后，重新噴印上一層均勻的納米纖維膜即可；本發(fā)明中采用靜電紡絲技術(shù)進行噴印，為了制備均勻的納米纖維膜，因此支撐架和過濾支撐網(wǎng)格均由非導(dǎo)電材料制成，避免在噴印時對靜電紡絲的高壓電場造成干擾；而傳統(tǒng)制備工藝中，由于支撐架和過濾支撐網(wǎng)格由導(dǎo)電材料制成，不僅在噴印時對靜電紡絲的高壓電場造成干擾，因此容易因靜電吸附導(dǎo)致納米纖維集中沉積于支撐網(wǎng)格的金屬線上，而非均勻沉積形成納米纖維膜。

參照圖2，一種循環(huán)使用的納米纖維過濾網(wǎng)的制備裝置，用于制備如圖1中所示的納米纖維過濾網(wǎng)：包括有高壓電源、控制單元、噴頭支架、導(dǎo)液管、供液系統(tǒng)、圖像處理單元、運動導(dǎo)軌、紡絲噴頭、導(dǎo)電收集電極、絕緣板、支撐架和過濾支撐網(wǎng)格，所述運動導(dǎo)軌包括有縱向?qū)к壓蜋M向?qū)к墸隹v向?qū)к壣显O(shè)置可縱向移動的絕緣板，所述絕緣板上設(shè)置導(dǎo)電收集電極，所述支撐架和過濾支撐網(wǎng)格放置于導(dǎo)電收集電極上，所述支撐架用于支撐過濾支撐網(wǎng)格，所述橫向?qū)к壴O(shè)置于縱向?qū)к壣戏剑鰴M向?qū)к壣习惭b有可橫向移動的紡絲噴頭，所述供液系統(tǒng)通過導(dǎo)液管連接至紡絲噴頭，所述紡絲噴頭位于絕緣板上方，所述高壓電源的正負極分別紡絲噴頭和導(dǎo)電收集電極連接，所述圖像處理單元用于收集支撐架和過濾支撐網(wǎng)格的圖像數(shù)據(jù)，所述控制單元分別連接至縱向?qū)к?、橫向?qū)к壓蛨D像處理單元。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述支撐架和過濾支撐網(wǎng)格均由非導(dǎo)電材料制成。由于紡絲噴頭和導(dǎo)電收集電極之間存在高壓電場，過濾支撐網(wǎng)格和支撐架是不導(dǎo)電的，因此過濾支撐網(wǎng)格和支撐架放置于導(dǎo)電收集電極上時對高壓電場的干擾相對于金屬導(dǎo)電材料對高壓電場的干擾可忽略不計，納米纖維可以均勻沉積在過濾支撐網(wǎng)格的網(wǎng)格孔隙上。

其中供液系統(tǒng)中可采用不同的材料，最后制備的納米纖維膜也具備不同的性能，例如分別對不同的氣體分子進行過濾。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述圖像處理單元與運動導(dǎo)軌相對靜止，用于拍攝絕緣板上的圖像，從而收集到支撐架和過濾支撐網(wǎng)格的圖像數(shù)據(jù)。

參照圖3和圖4，作為本發(fā)明裝置一具體實施例，圖像處理單元固定安裝與橫向?qū)к壣?，不隨噴頭支架一起運動，當過濾支撐網(wǎng)格和支撐架放置于導(dǎo)電收集電極上時，圖像處理單元采集過濾支撐網(wǎng)格和支撐架的形狀、大小、相對位置后，通過數(shù)據(jù)線反饋給控制單元，控制單元通過計算處理出過濾支撐網(wǎng)格和支撐架的形狀、大小、相對位置之后，對紡絲噴頭與過濾支撐網(wǎng)格和支撐架的相對運動軌跡進行計算，并將運動指令傳輸給縱向?qū)к壓蜋M向?qū)к?，實現(xiàn)紡絲噴頭對過濾支撐網(wǎng)格上的納米纖維膜均勻噴印，使納米纖維膜在過濾支撐網(wǎng)格上沉積，完成噴印后即可使用。當該納米纖維過濾網(wǎng)達到使用期限后，對其進行清洗，將過濾支撐網(wǎng)格上面的納米纖維清洗掉，之后重新將過濾支撐網(wǎng)格和支撐架放置于導(dǎo)電收集電極上，實現(xiàn)對納米纖維膜的重新噴印，達到循環(huán)使用的目的。

參照圖5，一種循環(huán)使用的納米纖維過濾網(wǎng)的制備方法，包括有以下步驟：

a.將支撐架支撐的過濾支撐網(wǎng)格放置于導(dǎo)電收集電極上；

b.啟動紡絲裝置，即上述的制備裝置，如圖2所示，在紡絲噴頭和導(dǎo)電收集電極上接入高壓電源，使紡絲噴頭和導(dǎo)電收集電極之間形成高壓電場；

c.通過圖像處理單元采集過濾支撐網(wǎng)格的位置、形狀和尺寸；

d.控制單元根據(jù)圖像處理單元采集的數(shù)據(jù)計算噴印軌跡；

e.控制單元根據(jù)上述噴印軌跡驅(qū)動運動導(dǎo)軌移動，從而使紡絲噴頭相對于過濾支撐網(wǎng)格按照一定的運動軌跡進行噴印。

所述控制單元可根據(jù)過濾支撐網(wǎng)格的位置、形狀和尺寸計算出相應(yīng)的噴印軌跡，此外還可根據(jù)用戶的規(guī)劃計算出相應(yīng)的噴印軌跡，將納米紡絲在過濾支撐網(wǎng)格上噴印成特定的圖案。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述支撐架和過濾支撐網(wǎng)格均由非導(dǎo)電材料制成。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，對于達到使用期限的納米纖維過濾網(wǎng)，首先清洗掉過濾支撐網(wǎng)格上的納米纖維膜，然后執(zhí)行步驟a-e，從而實現(xiàn)循環(huán)利用。

以上是對本發(fā)明的較佳實施進行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可以作出種種的等同變換或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。