一種多孔材料無針頭靜電紡絲裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種多孔材料無針頭靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲技術。
【背景技術】
[0002]靜電紡絲技術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，并產生射流，在飛行過程中溶劑蒸發(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針頭式兩種紡絲方式。為了提高紡絲效率，現在通常的針頭式都采用多針頭的方法進行紡絲，例如申請?zhí)?00610157106.8的“高效多針靜電紡絲噴絲裝置”，該專利將紡絲液通過液壓裝置將紡絲液同時壓入多個針頭中，在電壓的作用下紡制成絲。針頭式靜電紡絲具有細度較細、產品均勻的優(yōu)點，但是多針頭的紡絲方式效率仍然不高，針頭數目的增加會造成“邊緣效應”，就是由于同排多針頭之間的靜電場相互疊加，導致兩側的針頭的射流向兩側嚴重傾斜。而且在進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，無針頭靜電紡絲的紡絲產量高，并且不存在針頭堵塞的問題，武漢紡織大學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針頭靜電紡絲裝置，使用螺旋線圈作為紡絲原件，將銅質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時，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。但是這種無針頭紡絲方法制出的紡絲之間會發(fā)生黏連的現象，并且紡絲直徑不易控制。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種多孔材料無針頭靜電紡絲裝置，其采用特殊的紡絲組件，可以在大幅度提高紡絲量的同時還可以保證紡絲的均勻性。該方法具有工藝簡單，便于工業(yè)化實施并且適用范圍廣等特點。
[0004]本實用新型的技術方案是這樣實現的:一種多孔材料無針頭靜電紡絲裝置，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)、儲液裝置、動力系統(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有出液孔，孔的直徑在3~20mm之間，多孔介質套在紡絲緩沖筒的下端，紡絲緩沖筒通過銅芯卡具與動力裝置連接，銅芯卡具的銅芯向外引出電極與供電系統(tǒng)相連；紡絲緩沖筒頂端開孔通過供液管路與供液裝置出液端連接，供液裝置的進液端與儲液箱連接；紡絲緩沖筒下端的出液孔下方對準接收板。
[0005]所述的多孔介質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，多孔介質內部有通孔，并且通孔的孔隙率在40%~75%之間，孔徑在75 μπι~200 μπι之間。
[0006]所述的多孔介質采用多孔金屬箔時，將多孔介質套在紡絲緩沖筒的下端，之后插入銅芯卡具的孔內用以固定，多孔介質與銅芯卡具孔的內部的銅表面緊緊接觸，銅芯卡具與動力裝置連接，銅芯卡具的銅芯向外引出電極與供電系統(tǒng)相連；紡絲緩沖筒頂端開孔通過供液管路與供液裝置出液端連接，供液裝置的進液端與儲液裝置連接；紡絲緩沖筒下端的出液孔下方對準接收裝置。
[0007]所述的多孔介質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，首先將紡絲緩沖筒底部插入錐形電極，錐形電極是一個形似漏斗的銅質導電圈，形狀與紡絲緩沖筒底部錐形部分相同，其頂端伸出電極，電極通過紡絲緩沖筒筒壁穿出紡絲緩沖筒，用來接入外電源，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。
[0008]所述的銅芯卡具的結構分為兩種，固定式卡具和可調式卡具，固定式卡具為銅板上排列有錐度的孔，孔數取決于紡絲頭的個數；孔間距取決于設計的紡絲頭間距；可調式夾具由兩片波浪狀銅片組成，兩個波浪狀銅片的波峰與波峰相對，波谷與波谷相對，兩個波浪狀銅片的波峰位置通過螺桿與螺母連接，波谷處的空間將紡絲緩沖筒置入其中，調節(jié)螺母將紡絲緩沖筒夾緊。
[0009]本實用新型的積極效果是大大提高紡絲效率，而且其成品絲均勻，絲徑可以得以控制，不會出現絲與絲之間黏連問題，不會出現針頭堵塞的問題，紡絲端較為集中，降低單個紡絲單元的表面電荷密度，從而提高電能利用率，降低了生產成本和費用，裝置制造簡單，操作方便，易于實現工業(yè)生產。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的結構圖。
[0011]圖2為本實用新型中采用箔狀多孔介質時紡絲緩沖筒結構圖。
[0012]圖3為本實用新型中采用塊狀多孔介質時紡絲緩沖筒結構圖。
[0013]圖4為本實用新型的錐形電極結構圖。
[0014]圖5為固定式銅芯卡具結構圖。
[0015]圖6為可調式銅芯卡具結構圖。
[0016]圖7為本實用新型使用的多孔銅箔光學照片。
[0017]圖8為本實用新型的紡絲成品掃描電子顯微鏡照片。
[0018]圖9為本實用新型的紡絲成品掃描電子顯微鏡照片。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明:如圖1-6所示，一種多孔材料無針頭靜電紡絲裝置，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)、儲液裝置7、動力系統(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的下端開有出液孔9，孔的直徑在3~20mm之間，多孔介質2套在紡絲緩沖筒I的下端，紡絲緩沖筒I通過銅芯卡具3與動力裝置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頂端開孔通過供液管路與供液裝置6出液端連接，供液裝置6的進液端與儲液箱7連接；紡絲緩沖筒I下端的出液孔9下方對準接收板5。
[0020]所述的多孔介質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2內部有通孔，并且通孔的孔隙率在40%~75%之間，孔徑在75 μπι~200 μπι之間。
[0021]所述的多孔介質2采用多孔金屬箔時，將多孔介質2套在紡絲緩沖筒I的下端，之后插入銅芯卡具3的孔內用以固定，多孔介質2與銅芯卡具3孔的內部的銅表面緊緊接觸，銅芯卡具3與動力裝置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頂端開孔通過供液管路與供液裝置6出液端連接，供液裝置6的進液端與儲液裝置7連接；紡絲緩沖筒I下端的出液孔9下方對準接收裝置5。
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