[实用新型]一种批量制造纳米纤维的静电纺丝装置及系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及微纳加工领域，特别是涉及一种批量制造纳米纤维的静电纺丝装置及系统。

背景技术

静电纺丝技术已经成功实现包括聚合物、金属、陶瓷等材料制备成3纳米到5微米范围的电纺纤维。其原理是：在高压静电发生器作用下，纺丝液喷射装置和纳米纤维接收装置之间形成高压静电场；聚合物溶液在高压电场作用下电荷聚集而受电场力拉伸，变形产生Taylor锥；当电场力足够大时，带点液滴克服表面张力形成带电射流，朝收集器加速运动；伴随溶剂挥发发生弯曲和拉伸，带电射流被拉伸变细、固化形成纳米纤维结构。

近几年来，静电纺丝技术以其连续、方便、快速、工艺简单、成本低廉的特点逐渐成为纳米纤维制造的主流技术；静电纺丝纳米纤维具有形貌可控、比表积大、透气性好等诸多优势，己在过滤材料、防护材料、酶载体、传感器膜等领域获得了广泛应用。但是，传统的静电纺丝装置只能进行单射流纺丝，产量只有0.1～1g/h，效率非常低，难以适应静电纺丝技术产业化的需要。因此，改变纺丝喷射电极结构实现多射流喷射是目前静电纺丝技术批量生产研究的重点。目前，提高静电纺丝效率的方法主要是采用多针头静电纺丝装置（J.C.AlmekindersandC.Jones.Multiplejetelectrohydrodynamicsprayingandapplications[J].J.Aerosol.Sci.,1999,17:969-971）来进行批量制造，从而提高纳米纤维生产效率。但是，多纺丝喷头的阵列排布易产生不均匀电场，喷头之间相互电导播抑制影响，各个喷头的喷射状态不一致，难以保证各个喷嘴同时进行持续稳定射流喷射；并且，射流之间的静电排斥作用也增加了射流的不稳定性，从而导致各个喷头所喷射获得的纳米纤维形态尺寸差异很大，影响了所制备纳米纤维薄膜的质量。此外，传统静电纺丝装置大多采用标准注射纺丝喷头作为喷嘴，具有易于堵塞、清洗困难等缺点，阻碍了其工业化推广。

实用新型内容

为了克服上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种批量制造纳米纤维的静电纺丝装置，其纺丝均匀。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种批量制造纳米纤维的静电纺丝装置，包括：

气室，所述气室的一个面上设有平板电极，所述平板电极上开设若干微孔；

供气单元，对所述气室供气；

与平板电极相对设置的导电收集器，所述导电收集器在气室外；

电源，所述电源的两极分别连接平板电极和导电收集器。

作为本实用新型的进一步改进，还包括在导电收集器与平板电极之间的刮板，所述刮板具有在平面上往复运动的行程，所述的平面为平行于平板电极的平面。

作为本实用新型的进一步改进，所述刮板与平板电极之间的距离可调。

作为本实用新型的进一步改进，所述气室由平板电极及连接平板电极的箱体围成。

作为本实用新型的进一步改进，所述箱体与平板电极之间设有密封圈。

作为本实用新型的进一步改进，所述供气单元包括气源，所述气源与气室之间通过管路连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述气源的出口位置设有调压阀。

本实用新型还公开一种批量制造纳米纤维的静电纺丝系统，包括：

两个以上的气室，各所述气室同一方向的面上设有平板电极，所述平板电极上开设若干微孔；

供气单元，对各所述气室供气；

与各平板电极相对设置的导电收集器，所述导电收集器在任一气室外；

电源，所述电源的两极分别连接各平板电极和各导电收集器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在气室上采用带微孔的平板电极作为纺丝电极，微孔的分布可以使得纺丝的射流更加均匀，纺丝过程中气室中的气流从微孔中喷出，使得诱发纺丝更容易，并且射流在沉积前在气流作用下得到进一步的拉伸，导电收集器中沉积纤维也更均匀。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型装置的结构示意图；

图2是本实用新型气室及刮板的状态示意图；

图3是图2的左视图；

图4是图2的俯视图。

具体实施方式

如图1至图4所示的批量制造纳米纤维的静电纺丝装置，包括气室13、供气单元、刮板7、导电收集器11和电源9。

气室13由箱体4和平板电极6围成。箱体4的上端开口，平板电极6覆盖在所述的开口上，在箱体4与平板电极6的连接面上设置密封圈12，以保证两者的连接面不漏气。