[实用新型]一种工业化批量生产电纺纳米纤维的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电纺拉丝装置，特别是公开一种工业化批量生产电纺纳米纤维的装置。 

背景技术

电纺拉丝(Electrospinning) 是一项新的，用来生产连续，直径在纳米级的纤维的高新技术。在传统的单喷头电纺装置中，一种或多种材料溶液在高强静电场的作用下, 会在喷头位置形成泰勒圆锥, 随着电压的增强, 在泰勒圆锥处的流体表面张力和静电力的力平衡被打破, 从而形成一束流体从泰勒圆锥顶部射出, 该流束在其飞向收集装置的过程中, 由于静电和流体粘弹性的作用, 流束会被拉长, 拉细几千倍, 同时流束中溶剂的挥发, 流束会固化, 从而生成最终的固态纳米纤维。如果有多种材料从不同的喷头中拉丝, 会生产出混合的纤维毡。 

经过最近十几年的科学研究，该技术基础研究已基本成熟和完善，并逐步向工业化应用方面发展。 到目前为止, 已有几百种材料被电纺成纳米纤维。各种纳米纤维的特性也被进行了充分的研究。并且科研工作者们开发了很多生产过程控制系统来控制纤维的直径，形状及位置。该技术的特点是生产成倍低，所生产的纳米纤维具有很小的直径，直径大小一致，而且是连续的长纤维。该纳米纤维做成的毡有非常大的表面积, 纤维间的空隙非常精细, 从而使其在过滤器中的应用能提高过滤效果, 和达到精密过滤水平。除此之外, 该纳米纤维正在被应用于生物工程，医疗，传感器，防弹衣等领域。然而, 传统在科学实验中常用的针孔喷头在批量生产电纺纤维时容易发生堵塞，造成生产过程不连续，并且生产效率非常低。 

为了解决针孔喷头容易堵塞的问题，近年来出现了无针头式静电纺丝技术，典型技术包括在专利WO2005/024101及WO2006/131081中公布的带有尖端的圆柱型转辊结构旋转来实现电纺溶液的供给和电纺拉丝过程，该技术的缺点是纺丝直径不均匀，且单丝直径一般都偏大。同时，由于整个转辊为金属实体，需要较高的电压才能激发静电纺丝。专利申请CN103255485公开了一种基于针板的静电纺丝装置，若干组针板安装在旋转的履带式结构上，并匀速的旋转，在针板经过电纺溶液时，附着上溶液，随着附着上溶液的针板进入高压电场区，在针板上的每个尖端处发生静电纺丝。由于针板的移动，整个的静电纺丝过程会被干扰，同时，在每个针板处的静电纺丝也不是连续进行的，从而造成最终的产品性能不均匀。 

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种工业化批量生产电纺纳米纤维的装置，以实现稳定的、连续高效率的工业化生产。 

本实用新型是这样实现的：一种工业化批量生产电纺纳米纤维的装置，其特征在于：包括连续供液装置、与所述连续供液装置相连的电纺拉丝装置、位于所述电纺拉丝装置上方的纤维收集装置、分别与所述电纺拉丝装置和所述纤维收集装置相连的电压加载装置； 

所述电纺拉丝装置包括上表面设有凹槽和/或凸条的呈波浪形的波浪型导电板，所述波浪型导电板上设有尖状凸起，所述电压加载装置的一极通过导线与所述波浪型导电板相连，所述电压加载装置的另一极与所述纤维收集装置相连；

所述连续供液装置包括储液容器、能使所述储液容器中的电纺液流向所述电纺拉丝装置并将电纺液附着在所述尖状凸起上的导液装置。

所述波浪型导电板相对于水平面向下倾斜0~90度，所述尖状凸起位于所述波浪型导电板的凹槽内；所述连续供液装置的导液装置包括第一导流管路、第一微型泵、容腔，所述第一微型泵分别通过第一导流管路与所述储液容器、容腔相连，所述容腔的一侧设有出液口，且所述出液口与所述波浪型导电板的上端相连，所述储液容器位于所述波浪型导电板的下方；所述储液容器中的电纺液通过所述第一微型泵流向容腔并从所述出液口流入所述波浪型导电板的凹槽内、流经所述尖状凸起后，再次进入所述储液容器。 

所述第一微型泵中设有流速控制器。 

所述波浪型导电板呈水平状，所述尖状凸起位于所述波浪型导电板的凸条上；所述连续供液装置的导液装置包括第二导流管路、第二微型泵、电纺液补给头、伺服电机、导轨，所述导轨位于所述波浪型导电板的两侧，所述伺服电机设置于导轨上，所述伺服电机上设有用于固定所述电纺液补给头的支架，所述电纺液补给头通过软管与所述第二微型泵相连，所述第二微型泵通过所述第二导流管路与所述储液容器相连；所述第二微型泵通过所述第二导流管路抽取所述储液容器中的电纺液，并通过软管将抽取的电纺液输向所述电纺液补给头，所述伺服电机沿所述导轨在所述波浪型导电板的两侧往复运动并带动所述电纺液补给头作往复运动，以使得所述电纺液补给头经过所述尖状凸起并将电纺液附着在所述尖状凸起上。