[实用新型]一种多功能静电纺丝装置

说明书

技术领域

本实用新型属于静电纺丝领域，尤其涉及一种具有喷头自清洗、自动采样换样、(原位)改性、连续制备多层纳米纤维薄膜等功能的静电纺丝装置。

背景技术

随着国民经济和科学技术的发展，人们对纳米纤维材料的需求量越来越大，静电纺丝技术作为一种制备一维纳米纤维材料或者纳米纤维薄膜具有独特的优势，因而被广泛的研究和应用。特别是从上世纪八十年代以后，随着纳米材料这一概念的提出，研究发现对静电纺丝的参数的优化，能够方便的制备直径达到纳米数量级的纳米纤维更是激起了科学家对静电纺丝的研究兴趣和热情。静电纺丝逐渐在催化材料、光电材料与器件、生物医用组织、航空和航天等领域发挥巨大作用。

在静电纺丝过程中，在喷头(阳极)施加一定的电压，喷头和接收板之间形成以一个静电场，处于电场中的小液滴或熔体小液滴表富集大量的电荷，若液滴表面的电荷斥力大于或者等于其表面张力时，液滴表面产生微小的“射流”，“射流”在电场力的作用下被拉伸、溶剂迅速挥发，发生固化，沉积在接收板上，即形成了纳米纤维。自从Formalas于1934首次申请了用静电力制备聚合物纤维的实验装置以来，与静电纺丝装置相关的专利如雨后春笋，静电纺丝装置得到了很多的改进，形式也多种多样，解决了很多问题，如中国专利：ZL201210245532.2,ZL 201210024657.2等；美国专利US6616435，US6656394等；世界专利：WO06043968，WO2005099308等。

然而，在静电纺丝中，若前驱体溶液的黏度太大，溶剂比较溶液易挥发(如乙醇做溶剂时)，容易导致溶液在在喷头末端凝固，长出一段丝，使得喷头被堵住；而如果前驱体溶液聚合物溶度偏低，会使得喷头溶液形成液滴，往下滴，这些现象都使得静电纺丝难以进行，降低了静电纺丝的效率。其次，传统的静电纺丝装置一般采用阴极(接地极)直接作为接收板，接收电纺丝产品，灵活性不高，具有一定的局限性，如：采样不方便、难以进行改性处理、接收板样品的厚度对电场存在影响进而影响到电纺丝产品的形貌：本实验室的研究发现，采用普通静电纺丝方法制备纳米纤维时，电纺丝产品的采样时间影响着纳米纤维的相貌：采样时间过长，即纺丝的时间太长，主要的纳米纤维变粗，伴随着出现很多细小的纤维，纤维的直径不均匀，而采样时间较短时，静电纺丝制备的纳米纤维粗细比较均匀，因此，控制静电纺丝产品的采样时间对纳米纤维的形貌的控制是很有必要的。最后，随着纳米材料的发展，具有特殊性能的新型纳米材料的研究与需求越来越多，如纳米纤维薄膜的制备与研究，对纳米纤维的改性研究，甚至是原位改性的研究，因此，开发一种能够(原位)改性，连续制备多层纳米纤维薄膜的静电纺丝装置是有必要的，这有利于静电纺丝的实验研究和实际应用，具有可观的应用前景。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种多功能静电纺丝装置。以实现静电纺丝喷头自清洗、自动采样换样、(原位)改性、连续制备多层纳米纤维薄膜等功能。

本实用新型的目的还在于设计多个静电纺丝室的静电纺丝装置，各个静电纺丝室间相互独立，互不干扰，以提升静电纺丝的效率并实现连续进行多层纳米纤维薄膜的制备。

本实用新型的目的还在于设计一种喷头固定器，以实现静电纺丝过程中喷头自清洗，消除静电纺丝过程中的滴液和堵塞现象，保证静电纺丝的顺利进行。

本实用新型的目的还在于设计一种金属圆环作为静电纺丝的阴极(接地端)，使阴极与样品接收器分离，从而样品接收器既可以用一般的样品盘，直接接收静电纺丝产品，也可以实现用特殊的接收装置(如烧杯、培养皿等)接收电纺丝产品，以实现静电纺丝的原位改性。

本实用新型的目的还在于设计一种样品盘固定器，样品盘固定器为空心正六棱柱的塑料薄片，各个侧面的外部中心设有圆形的样品槽，用于放置样品盘；除了地面的样品槽为，其余各个样品槽正下方均固定有一个磁力搅拌器，通过磁力将有内置磁条的样品盘固定在样品槽上，并使样品盘可以在样品槽内旋转；正六棱柱在外接转动电机的控制可以定时沿着正六棱柱的中心轴旋转，实现样品盘在不同单元之间的切换，以达到在不同的静电纺丝室之间接收电纺丝产品、制备多层纳米纤维薄膜、电纺丝产品的采样和装入样品盘的目的。

本实用新型的目的还在于在静电纺丝装置设计一个样品预处理单元，预处理单元可以通过加热或者放入干燥剂等方式对电纺丝产品进行干燥，也可以在预处理单元创造特定的气体气氛（如氨气）等实现电纺丝产品的直接预处理。