[发明专利]一种便携式熔体静电纺丝教学演示装置

说明书

技术领域：

本发明属于静电纺丝装置技术领域，涉及一种基于静电感应起电机的熔体静电纺丝装置,特别是一种便携式熔体静电纺丝教学演示装置。

背景技术：

目前，静电纺丝是制备一维微纳米纤维简单有效的方法之一，其原理简单，先使高分子溶液或熔体带电，并将其置于纺丝喷头与收集极之间的高压静电场中，当静电吸引力克服高分子溶液或熔体的表面张力时，纺丝液从喷头喷射出来，形成带电射流，并在高压电场中运动，因拉伸或劈裂而细化，同时，带电射流中溶剂挥发或射流冷却而固化，最后形成微纳米纤维沉积在金属收集极上。与传统纤维制备方法相比，静电纺丝技术提高了纤维的线密度，同时具有独特的易操作性和广泛的适用性，可以制备有机、无机和复合材料等多种微纳米纤维，现有静电纺丝主要分为聚合物溶液静电纺丝和熔体静电纺丝，其中聚合物溶液静电纺丝更为广泛研究和使用。

随着静电纺丝技术的发展，各种基于不同用途的静电纺丝装置被公开，在聚合物溶液静电纺丝装置方面，中国专利“共轴复合连续纳/微米纤维的多喷头静电纺丝装置”（申请号：200310109222.9）、“超细聚合物纤维高速气吹静电纺丝复合制备方法及装置”（申请号：200710009595.7）和“一种规模化制备静电纺丝的装置”（申请号：201210380576.6）利用不同的方法实现了静电纺丝的大量快速制备；中国专利“一种制备有序排列和交叉结构纳米纤维的低压离心静电纺丝装置”（申请号：201010184068.1）实现了纳米纤维的有序组装；中国专利“一种便携式手持静电纺丝装置”（申请号：201210229010.3）和“一种压电陶瓷电源式微型静电纺丝装置”（申请号：201110255208.4）实现了静电纺丝装置的小型化、便携化和不依赖外部电源；在熔体静电纺丝装置方面，中国专利“一种熔体静电纺丝生产复合纤维的装置”（申请号：200910078502.5）实现了同时对两种或多种聚合物进行熔体纺丝，并制得并列型或皮芯型等复合纤维；中国专利“一种可连续生产的高效熔体静电纺丝装置”（申请号：200920105827.3）公开了一种高效喷丝头，使熔体静电纺丝的效率得到大幅度的提高；中国专利“一种丝刷式微分熔体静电纺丝装置及方法”（申请号：201110240911.8）引入微分丝刷技术，改变了传统使用多喷头或毛细管组件提高静电纺丝效率的方式，极大地提高了纺丝效率，降低了制造和安装成本，有望实现熔体静电纺丝大规模工业化；现有静电纺丝装置一般用于科学研究和工业化生产，大部分都比较笨重、价格较高，不适合教学或者课堂演示实验；中国专利“一种旋转圆盘感应起电式静电纺丝装置”（申请号：201110255225.8）和“一种便携式手持静电纺丝装置”（申请号：201210229010.3）都公开了一种小型便携式的聚合物溶液静电纺丝演示装置；对于聚合物熔体静电纺丝，由于使用加热装置和传统高压电源，整个纺丝装置一般都比较大、比较重、成本较高，不适合作为教学演示装置。因此，寻求设计一种结构简单、价格便宜、操作方便安全、趣味性强和演示效果好的便携式熔体静电纺丝教学演示装置用于实验教学或科研很有应用前景。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，寻求设计一种基于静电感应起电机的便携式熔体静电纺丝教学演示装置，以常见的白砂糖为原料制备白砂糖纤维并在金属杆收集极上形成白色棉花状的三维堆垛结构，制备的白砂糖纤维与市售用棉花糖机制备的棉花糖非常相似，实验现象明显，演示效果好。