一種多孔材料無(wú)針頭靜電紡絲裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多孔材料無(wú)針頭靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電紡絲技術(shù)是一種利用高壓靜電作用，使聚合物溶液或者熔體液滴帶點(diǎn)，并產(chǎn)生射流，在飛行過(guò)程中溶劑蒸發(fā)或者熔體凝固，從而形成納米纖維的一種方式。它分為針頭式以及無(wú)針頭式兩種紡絲方式。為了提高紡絲效率，現(xiàn)在通常的針頭式都采用多針頭的方法進(jìn)行紡絲，例如申請(qǐng)?zhí)?00610157106.8的“高效多針靜電紡絲噴絲裝置”，該專(zhuān)利將紡絲液通過(guò)液壓裝置將紡絲液同時(shí)壓入多個(gè)針頭中，在電壓的作用下紡制成絲。針頭式靜電紡絲具有細(xì)度較細(xì)、產(chǎn)品均勻的優(yōu)點(diǎn)，但是多針頭的紡絲方式效率仍然不高，針頭數(shù)目的增加會(huì)造成“邊緣效應(yīng)”，就是由于同排多針頭之間的靜電場(chǎng)相互疊加，導(dǎo)致兩側(cè)的針頭的射流向兩側(cè)嚴(yán)重傾斜。而且在進(jìn)料不均的情況下有可能使紡絲斷流，從而造成針頭的堵塞。相比較于針頭式靜電紡絲，無(wú)針頭靜電紡絲的紡絲產(chǎn)量高，并且不存在針頭堵塞的問(wèn)題，武漢紡織大學(xué)的王鑫教授的一篇論文 “Needleless Electrospinning of UniformNanofibersUsing Spiral Coil Spinnerets”中提到一種效率極高的無(wú)針頭靜電紡絲裝置，使用螺旋線圈作為紡絲原件，將銅質(zhì)的螺旋線圈軸線以下半邊浸入紡絲液，在線圈圍繞軸線滾動(dòng)時(shí)，將紡絲液帶離液槽，在線圈與接收板之間的電壓作用下紡制成絲。但是這種無(wú)針頭紡絲方法制出的紡絲之間會(huì)發(fā)生黏連的現(xiàn)象，并且紡絲直徑不易控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種多孔材料無(wú)針頭靜電紡絲裝置，其采用特殊的紡絲組件，可以在大幅度提高紡絲量的同時(shí)還可以保證紡絲的均勻性。該方法具有工藝簡(jiǎn)單，便于工業(yè)化實(shí)施并且適用范圍廣等特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種多孔材料無(wú)針頭靜電紡絲裝置，其特征在于:紡絲裝置包括供電系統(tǒng)、接收裝置、供液裝置、紡絲系統(tǒng)、儲(chǔ)液裝置、動(dòng)力系統(tǒng)，其中紡絲系統(tǒng)中的紡絲緩沖筒為圓柱形，其上下兩端為錐形，紡絲緩沖筒的下端開(kāi)有出液孔，孔的直徑在3~20mm之間，多孔介質(zhì)套在紡絲緩沖筒的下端，紡絲緩沖筒通過(guò)銅芯卡具與動(dòng)力裝置連接，銅芯卡具的銅芯向外引出電極與供電系統(tǒng)相連；紡絲緩沖筒頂端開(kāi)孔通過(guò)供液管路與供液裝置出液端連接，供液裝置的進(jìn)液端與儲(chǔ)液箱連接；紡絲緩沖筒下端的出液孔下方對(duì)準(zhǔn)接收板。
[0005]所述的多孔介質(zhì)包括粉末冶金多孔材料、陶瓷多孔材料、泡沫金屬和多孔金屬箔，多孔介質(zhì)內(nèi)部有通孔，并且通孔的孔隙率在40%~75%之間，孔徑在75 μπι~200 μπι之間。
[0006]所述的多孔介質(zhì)采用多孔金屬箔時(shí)，將多孔介質(zhì)套在紡絲緩沖筒的下端，之后插入銅芯卡具的孔內(nèi)用以固定，多孔介質(zhì)與銅芯卡具孔的內(nèi)部的銅表面緊緊接觸，銅芯卡具與動(dòng)力裝置連接，銅芯卡具的銅芯向外引出電極與供電系統(tǒng)相連；紡絲緩沖筒頂端開(kāi)孔通過(guò)供液管路與供液裝置出液端連接，供液裝置的進(jìn)液端與儲(chǔ)液裝置連接；紡絲緩沖筒下端的出液孔下方對(duì)準(zhǔn)接收裝置。
[0007]所述的多孔介質(zhì)選用粉末冶金多孔材料、陶瓷多孔材料或者泡沫金屬這種塊狀多孔材料時(shí)，首先將紡絲緩沖筒底部插入錐形電極，錐形電極是一個(gè)形似漏斗的銅質(zhì)導(dǎo)電圈，形狀與紡絲緩沖筒底部錐形部分相同，其頂端伸出電極，電極通過(guò)紡絲緩沖筒筒壁穿出紡絲緩沖筒，用來(lái)接入外電源，穿出部分與紡絲緩沖筒接觸部分密封，多孔介質(zhì)切削成與紡絲緩沖筒底部形狀相同的錐形，布置在紡絲緩沖筒下端的出液孔處，與錐形電極相接觸。之后再將紡絲緩沖筒固定在銅芯卡具的孔內(nèi)。
[0008]所述的銅芯卡具的結(jié)構(gòu)分為兩種，固定式卡具和可調(diào)式卡具，固定式卡具為銅板上排列有錐度的孔，孔數(shù)取決于紡絲頭的個(gè)數(shù)；孔間距取決于設(shè)計(jì)的紡絲頭間距；可調(diào)式夾具由兩片波浪狀銅片組成，兩個(gè)波浪狀銅片的波峰與波峰相對(duì)，波谷與波谷相對(duì)，兩個(gè)波浪狀銅片的波峰位置通過(guò)螺桿與螺母連接，波谷處的空間將紡絲緩沖筒置入其中，調(diào)節(jié)螺母將紡絲緩沖筒夾緊。
[0009]本發(fā)明的積極效果是其大大提高紡絲效率，而且其成品絲均勻，絲徑可以得以控制，不會(huì)出現(xiàn)絲與絲之間黏連問(wèn)題，不會(huì)出現(xiàn)針頭堵塞的問(wèn)題，紡絲端較為集中，降低單個(gè)紡絲單元的表面電荷密度，從而提高電能利用率，降低了生產(chǎn)成本和費(fèi)用，裝置制造簡(jiǎn)單，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖2為本發(fā)明中采用箔狀多孔介質(zhì)時(shí)紡絲緩沖筒結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖3為本發(fā)明中采用塊狀多孔介質(zhì)時(shí)紡絲緩沖筒結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖4為本發(fā)明的錐形電極結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖5為固定式銅芯卡具結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖6為可調(diào)式銅芯卡具結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖7為本發(fā)明實(shí)施例1中使用的多孔銅箔光學(xué)照片。
[0017]圖8為本發(fā)明實(shí)施例1中紡絲成品掃描電子顯微鏡照片。
[0018]圖9為本發(fā)明實(shí)施例2中紡絲成品掃描電子顯微鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1-6所示，一種多孔材料無(wú)針頭靜電紡絲裝置，其特征在于:紡絲裝置包括供電系統(tǒng)4、接收裝置5、供液裝置6、紡絲系統(tǒng)、儲(chǔ)液裝置7、動(dòng)力系統(tǒng)8，其中紡絲系統(tǒng)中的紡絲緩沖筒I為圓柱形，其上下兩端為錐形，紡絲緩沖筒I的下端開(kāi)有出液孔9，孔的直徑在3~20mm之間，多孔介質(zhì)2套在紡絲緩沖筒I的下端，紡絲緩沖筒I通過(guò)銅芯卡具3與動(dòng)力裝置8連接，銅芯卡具3的銅芯向外引出電極與供電系統(tǒng)4相連；紡絲緩沖筒I頂端開(kāi)孔通過(guò)供液管路與供液裝置6出液端連接，供液裝置6的進(jìn)液端與儲(chǔ)液箱7連接；紡絲緩沖筒I下端的出液孔9下方對(duì)準(zhǔn)接收板5。
[0020]所述的多孔介質(zhì)2包括粉末冶金多孔材料、陶瓷多孔材料、泡沫金屬和多孔金屬箔，多孔介質(zhì)2內(nèi)部有通孔，并且通孔的孔隙率在40%~75%之間，孔徑在75μπι~200 μπι之間。
[0021]所述的多孔介質(zhì)2采用多孔金屬箔時(shí)，將多孔介質(zhì)2套在紡絲緩沖筒I的下端，之后插入銅芯卡具3的孔內(nèi)用以固定，多孔介質(zhì)2與銅芯卡具3孔的內(nèi)部的銅表面緊緊接觸，銅芯卡具3與動(dòng)力裝置8連接，銅芯卡具3的銅芯向外引出電極與供電系統(tǒng)4相連；紡絲緩沖筒I頂端開(kāi)孔通過(guò)供液管路與供液裝置6出液端連接，供液裝置6的進(jìn)液端與儲(chǔ)液裝置7連接；紡絲緩沖筒I下端的出液孔9下方對(duì)準(zhǔn)接收裝置5。
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