本實用新型涉及靜電紡絲技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種制備四氧化三鐵納米纖維的靜電紡絲裝置。

背景技術(shù)：

磁性納米材料是20世紀70年代后逐步產(chǎn)生、發(fā)展并成為最有應(yīng)用前景的新型磁性材料。與常規(guī)的磁性材料不同，由于與磁相關(guān)的特征物理長度處于納米量級，磁性納米材料呈現(xiàn)反常的磁學性質(zhì)。磁性納米微粒與有機聚合物復合而成的磁性納米纖維既表現(xiàn)出磁性微粒的特征，又保留了有機聚合物優(yōu)異的性能，在光、電、磁、催化等方面顯示出獨特的性質(zhì)，因此，在化工、生物醫(yī)藥和環(huán)境監(jiān)測等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

四氧化三鐵納米顆粒是一種常見的無機納米材料，具有優(yōu)異的磁學性能、熱學性能及良好的生物相容性，是目前應(yīng)用最為廣泛的磁性材料之一。此外，四氧化三鐵納米顆粒還具有飽和磁化強度大、化學穩(wěn)定性高等特點，其在磁性存儲器、磁性光盤、磁性藥物運輸?shù)阮I(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。

制備四氧化三鐵納米纖維的主要方法有拉伸法、模板法、自組裝法。拉伸法只針對于粘彈性高分子材料，模板法難以制備連續(xù)的納米纖維，自組裝法過程相對繁瑣且制備的材料可控性差。這使得四氧化三鐵納米纖維在形貌上、磁性能上受到影響，嚴重限制了四氧化三鐵納米纖維的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型的目的在于提供一種制備四氧化三鐵納米纖維的靜電紡絲裝置，該裝置操作簡單且制備的四氧化三鐵納米纖維產(chǎn)率高、磁性能好。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：一種制備四氧化三鐵納米纖維的靜電紡絲裝置，包括靜電紡絲發(fā)生裝置、四氧化三鐵納米纖維膜接收裝置和封閉裝置，所述靜電紡絲發(fā)生裝置和四氧化三鐵納米纖維膜接收裝置均位于封閉裝置的內(nèi)部；所述靜電紡絲發(fā)生裝置包括高壓發(fā)生器、微量泵和針管，針管與微量泵相連通且在底端設(shè)有針管噴頭，針管噴頭上套置有一環(huán)形電極；所述接收裝置包括鋁箔紙，所述鋁箔紙設(shè)置在操作平臺上，鋁箔紙位于所述針管噴頭的正下方，所述操作平臺的下方設(shè)有調(diào)節(jié)操作平臺高度的第一升降裝置；所述高壓發(fā)生器的正極與所述針管噴頭相連，高壓發(fā)生器的負極與所述鋁箔紙相連。

進一步的技術(shù)方案為：所述針管安裝在第二升降裝置上，第二升降裝置帶動針管上下移動。設(shè)置第二升降裝置，使得針管噴頭與鋁箔紙之間的距離在調(diào)整時更加靈活方便。

優(yōu)選的技術(shù)方案為：所述環(huán)形電極采用鋁箔紙制成。

優(yōu)選的技術(shù)方案為：所述針管噴頭與所述鋁箔紙之間的垂直距離為15～20cm。

優(yōu)選的技術(shù)方案為：所述針管噴頭的出液流量為1.0～3.0ml/h。

優(yōu)選的技術(shù)方案為：所述鋁箔紙的大小為20～30cm²。

當各項數(shù)據(jù)在上述范圍時，制備出的四氧化三鐵納米纖維品質(zhì)好，且降低裝置的成本。

進一步的技術(shù)方案為：所述第一升降裝置包括絲杠和螺母套，所述絲杠安裝在操作平臺底面的四個角處，所述螺母套分別與絲杠相配合，所述螺母套同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述絲杠做往復直線運動。

一種可選擇的技術(shù)方案為：所述螺母套通過驅(qū)動齒輪進行驅(qū)動，兩個相鄰的驅(qū)動齒輪之間設(shè)置有傳動齒輪以實現(xiàn)驅(qū)動齒輪同步旋轉(zhuǎn)，主動驅(qū)動齒輪與搖柄之間通過錐齒輪傳動機構(gòu)相連接。

另一種可選擇的技術(shù)方案為：所述螺母套通過驅(qū)動蝸輪進行驅(qū)動，兩個相鄰的驅(qū)動蝸輪之間設(shè)置有傳動蝸輪以實現(xiàn)驅(qū)動蝸輪同步旋轉(zhuǎn)，主動驅(qū)動蝸輪與搖柄之間通過蝸輪蝸桿機構(gòu)相連接，搖柄安裝在蝸桿的末端。

錐齒輪傳動機構(gòu)或者蝸輪蝸桿機構(gòu)在傳遞動作的過程中，改變了動作的傳遞方向，便于人們的操作。

進一步的技術(shù)方案為：所述第二升降裝置包括絲杠和螺母套，所述絲杠活動安裝在底座上，所述螺母套與所述絲杠相配合，所述針管安裝在螺母套上，絲杠原位旋轉(zhuǎn)帶動螺母套做往復直線運動。

第一升降裝置和第二升降裝置均采用絲杠傳動副，精確度高，維護簡單，使用壽命長，可以實現(xiàn)微小距離的調(diào)整。

所述的密封裝置為可打開的有機玻璃罩。有機玻璃罩既能將裝置與外界隔離，又不影響對裝置工作過程的觀察，在制備工作的準備階段，可將有機玻璃罩打開，調(diào)整操作平臺的高度以及針管噴頭與鋁箔紙之間的距離等，準備工作完成后，裝置工作過程中，應(yīng)使用有機玻璃罩將裝置與外界隔離。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型的裝置，增加針管噴頭上的環(huán)形電極，在高壓發(fā)生器產(chǎn)生高壓后，在針管噴頭與四氧化三鐵納米纖維膜接收裝置之間形成固定的電場區(qū)域，成功制備出四氧化三鐵納米纖維膜，且有效地避免了四氧化三鐵納米纖維沉積在鋁箔紙過程中分散區(qū)域過大、收集時損失嚴重的現(xiàn)象。該裝置設(shè)計簡單且巧妙合理，所制得的蓬松態(tài)磁性納米纖維直徑相對較小、孔隙率高、蓬松效果好。

2、鋁箔紙設(shè)置在高度可調(diào)節(jié)的操作平臺上，針管噴頭與鋁箔紙之間的距離可以調(diào)節(jié)，根據(jù)不同的情況設(shè)置不同的距離，使用靈活、操作簡便，提升所制備的四氧化三鐵納米纖維的品質(zhì)。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例一所制得的四氧化三鐵納米纖維的透射電鏡圖；

圖3為本實用新型實施例二所制得的四氧化三鐵納米纖維的磁滯回線圖。

圖中：1環(huán)形電極，2針管噴頭，3鋁箔紙，4操作平臺，5封閉裝置，6高壓發(fā)生器。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的描述：

實施例一：

如圖1所示，一種制備四氧化三鐵納米纖維的靜電紡絲裝置，包括靜電紡絲發(fā)生裝置、四氧化三鐵納米纖維膜接收裝置和封閉裝置，所述靜電紡絲發(fā)生裝置和四氧化三鐵納米纖維膜接收裝置均位于封閉裝置5的內(nèi)部；所述靜電紡絲發(fā)生裝置包括高壓發(fā)生器6、微量泵和針管，針管與微量泵相連通且在底端設(shè)有針管噴頭2，針管噴頭2上套置有一環(huán)形電極1；所述接收裝置包括鋁箔紙3，所述鋁箔紙3設(shè)置在操作平臺4上，鋁箔紙3位于所述針管噴頭2的正下方，所述操作平臺4的下方設(shè)有調(diào)節(jié)操作平臺4高度的第一升降裝置；所述高壓發(fā)生器6的正極與所述針管噴頭2相連，高壓發(fā)生器6的負極與所述鋁箔紙3相連。

所述針管安裝在第二升降裝置上，第二升降裝置帶動針管上下移動。設(shè)置第二升降裝置，使得針管噴頭與鋁箔紙之間的距離在調(diào)整時更加靈活方便。

所述環(huán)形電極1采用鋁箔紙制成，所述針管噴頭2與所述鋁箔紙3之間的垂直距離為15～20cm，所述針管噴頭2的出液流量為1.0～3.0ml/h，所述鋁箔紙3的大小為20～30cm²。

所述第一升降裝置包括絲杠和螺母套，所述絲杠安裝在操作平臺4底面的四個角處，所述螺母套分別與絲杠相配合，所述螺母套同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述絲杠做往復直線運動。

所述螺母套通過驅(qū)動齒輪進行驅(qū)動，兩個相鄰的驅(qū)動齒輪之間設(shè)置有傳動齒輪以實現(xiàn)驅(qū)動齒輪同步旋轉(zhuǎn)，主動驅(qū)動齒輪與搖柄之間通過錐齒輪傳動機構(gòu)相連接。

所述第二升降裝置包括絲杠和螺母套，所述絲杠活動安裝在底座上，所述螺母套與所述絲杠相配合，所述針管安裝在螺母套上，絲杠原位旋轉(zhuǎn)帶動螺母套做往復直線運動。

第一升降裝置和第二升降裝置均采用絲杠傳動副，精確度高，維護簡單，使用壽命長，可以實現(xiàn)微小距離的調(diào)整。

所述的密封裝置5為可打開的有機玻璃罩。有機玻璃罩既能將裝置與外界隔離，又不影響對裝置工作過程的觀察，在制備工作的準備階段，可將有機玻璃罩打開，調(diào)整操作平臺4的高度以及針管噴頭2與鋁箔紙3之間的距離等，準備工作完成后，裝置工作過程中，應(yīng)使用有機玻璃罩將裝置與外界隔離。

當注射器針管充滿溶液后，通過微量泵將液體推出，在環(huán)形電極1形成的電場力作用下，紡絲液從針管噴頭2位置噴出，首先形成泰勒錐，然后形成四氧化三鐵納米纖維，在到達四氧化三鐵納米纖維膜接收裝置后，四氧化三鐵納米纖維沉積在鋁箔紙上，隨著時間不斷增加，最終形成四氧化三鐵納米纖維膜。

使用本實施例的裝置制備四氧化三鐵納米纖維的具體操作過程如下：

采用本實例的裝置，量取5ml的N,N二甲基甲酰胺于螺口玻璃瓶中，加入0.1g四氧化三鐵，將螺口玻璃瓶旋緊后用封口膜封口，超聲振蕩30分鐘，將等量的曲拉通X-100加入到上述螺口玻璃瓶中，再次超聲振蕩30分鐘，得到四氧化三鐵分散液。

稱取0.4g聚丙烯腈原絲加入到四氧化三鐵分散液中，在55℃、180r/min下磁力加熱攪拌12小時，制得紡絲溶液；將紡絲溶液靜置5小時以除去溶液中的氣泡，將高壓發(fā)生器6的電壓調(diào)至15kV，接收距離：針管噴頭2與操作平臺4上鋁箔紙3的距離為15cm，出液流量為1.0mL/h，鋁箔紙3的大小為20cm²，在搭建的靜電紡絲裝置內(nèi)進行電紡，即得四氧化三鐵納米纖維膜，其透射電鏡圖如圖2所示。

實施例二：

本實施例與實施例一相同的特征不再贅述，本實施例與實施例一不同的特征在于：本實施例中，所述螺母套通過驅(qū)動蝸輪進行驅(qū)動，兩個相鄰的驅(qū)動蝸輪之間設(shè)置有傳動蝸輪以實現(xiàn)驅(qū)動蝸輪同步旋轉(zhuǎn)，主動驅(qū)動蝸輪與搖柄之間通過蝸輪蝸桿機構(gòu)相連接，搖柄安裝在蝸桿的末端。

當注射器針管充滿溶液后，通過微量泵將液體推出，在環(huán)形電極1形成的電場力作用下，紡絲液從針管噴頭2位置噴出，首先形成泰勒錐，然后形成四氧化三鐵納米纖維，在到達四氧化三鐵納米纖維膜接收裝置后，四氧化三鐵納米纖維沉積在鋁箔紙上，隨著時間不斷增加，最終形成四氧化三鐵納米纖維膜。

使用本實施例的裝置制備四氧化三鐵納米纖維的具體操作過程如下：

采用本實例的裝置，量取5ml的N,N二甲基甲酰胺于螺口玻璃瓶中，加入0.15g四氧化三鐵，將螺口玻璃瓶旋緊后用封口膜封口，超聲振蕩30分鐘，將等量的曲拉通X-100加入到上述螺口玻璃瓶中，再次超聲振蕩30分鐘，得到四氧化三鐵分散液。

稱取0.6g聚丙烯腈原絲加入到四氧化三鐵分散液中，在55℃、180r/min下磁力加熱攪拌12小時，制得紡絲溶液；將紡絲溶液靜置5小時以除去溶液中的氣泡，將高壓發(fā)生器6的電壓調(diào)至15kV，接收距離：針管噴頭2與操作平臺4上鋁箔紙3的距離為20cm，出液流量為3.0mL/h，鋁箔紙3的大小為30cm²，在搭建的靜電紡絲裝置內(nèi)進行電紡，即得四氧化三鐵納米纖維膜，其磁滯回線圖如圖3所示。

本實用新型中，第一升降裝置和第二升降裝置不限于實施例所述的絲杠和螺母套，還可以采用液壓缸、氣缸、電動推桿、直線電機等其他的升降裝置。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不是本實用新型的全部實施例，不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。

除說明書所述技術(shù)特征外，其余技術(shù)特征均為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知技術(shù)。