[发明专利]一种纳米纤维静电纺丝设备

说明书

本发明涉及用于在至少一个静电场中进行纳米纤维纺丝的设备；其中静电场由高压电源产生，高压电源至少连接在一个纺丝构件上，纺丝构件平行于收集纳米纤维的平面，并且会形成纺丝区。待纺丝液体处于纺丝下构件的溶液供给装置中，并且该溶液供给装置由运动构件控制其运动轨迹，在纺丝电极形成的静电场中运动；在纺丝设备的顶端设有纳米纤维收集装置，收集装置中还设有张紧装置。纺丝液是通过溶液供给装置涂抹在纺丝下构件上，静电场形成后，电场中使得纺丝液中产生纤维，这些纤维被带向纺丝上构件方向，并落到位于纺丝构件中间的收集装置上。

技术领域

本发明公开了一种纳米纤维静电纺丝设备，涉及静电纺丝领域

背景技术

纳米纤维是一种新型纤维材料。它们优异的性能和潜在的应用已经引起了各个领域的关注。近年来，随着纳米材料技术的飞速发展，纳米纤维技术已成为纤维科学的前沿和研究热点。目前制备纳米纤维的主要方法有拉伸法、模板法、自组装法和静电纺丝法。静电纺丝即聚合物喷射静电拉伸纺丝法，是一种制备超细纤维的重要方法。

静电纺丝作为一种制备纳米纤维的方法，具有简单、成本低、纤维形态可控等特点。与传统的纺丝方式相比，静电纺丝的最大特点就在于利用高压电场使聚合物溶液发生射流。纤维在射流后到达接收装置的过程中，纤维中的溶剂会蒸发而固化，于是得到纤维状物质。相比其他技术来说静电纺丝技术具有设备简单、成本较低，操作性强等优点。随着静电纺丝技术研究进入快速发展阶段，静电纺丝装置的研究步入实验型装置研究阶段。出现了面向实验室所用的实验型静电纺丝装置，现有的静电纺丝装置中的喷射装置多数是固定的，调节不方便，喷头的高度等需要人工调整，实验过程中出现针头堵塞等需要人工查看，影响实验效率，缺少相应的实时监测环节以及自动调整系统，影响纳米纤维的制备效率。因此，设计和开发多功能静电纺丝装置将是未来静电纺丝技术发展中的重要方向。

静电纺丝过程中，由于静电场产生大小有一定限制，且溶液供给一般使用注射针筒，这使得纳米静电纺丝效率很低，完全不能满足当前生产和研究的需要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出如下技术方案，可以解决在纳米纤维纺丝中最重要的效率问题，本发明目的是这样来实现的：

一种纳米纤维静电纺丝设备，主要包括静电场产生装置、纺丝装置、溶液供给装置、纺丝构件调节装置、收集装置；其中静电场产生装置主要包括可调节高压电源，高压电源至少连接在一个纺丝装置上，纺丝构件会形成垂直纺丝静电场区。所述的纺丝构件调节装置可以用来调节两电极之间的角度、距离等参数来控制纺丝的效果，并且底端线性钢丝穿过溶液供给装置的液槽，所述的溶液供给装置中包含运动控制结构来控制溶液槽平行底端线性钢丝在静电场中来回运动，使得溶液涂抹在纺丝装置的底端线性钢丝上；通过静电场的作用 ，这些纤维被带向纺丝上构件方向，并落到位于纺丝构件中间的收集装置上。其中溶液供给装置由运动构件控制其运动轨迹，在纺丝电极形成的静电场中运动；在纺丝设备的顶端设有纳米纤维收集装置，收集装置中还设有张紧装置。

上述的静电场产生装置主要包含可调节高压电源，其数量可以是1-2个，当高压电源为负高压时，其连接在纺丝装置底端钢丝上，当高压电源为正高压时，其连接在纺丝装置顶端钢丝上，本发明优选的为两个高压电源（一正一负）同时使用。

上述的纺丝装置主要为位于两行面平行的钢丝，上下钢丝数量可以各是1-8根平行的钢丝，上下对应钢丝之间的夹角可以为0-90度，本发明优选的上下各8根钢丝，对应夹角为0度和90度。在另一个实施例中顶部所有的钢丝可由一7块钢板替代。

上述的溶液供给装置主要包括：溶液涂抹槽，溶液储存盒以及运动机构；溶液储存盒中含有蠕动泵向溶液涂抹槽中持续供液，通过运动机构将溶液均匀涂抹在纺丝机构的钢丝上。

上述的纺丝构件调节装置上可以固定纺丝装置的底端钢丝，并且该装置上为一个钢丝卷，可以收放钢丝，便于钢丝的更换，并且纺丝构件调节装置上还有钢丝上下调节以及左右调节机构，能使得钢丝水平位于纺丝空间，

上述的钢丝的夹角由纺丝构件调节装置的固定方式决定。