[发明专利]一种离心静电纺丝装置

说明书

本申请提供一种离心静电纺丝装置，涉及静电纺丝装置领域。离心静电纺丝装置包括：出丝电极、环状的接收电极、驱动机构以及高压发生器。出丝电极具有底壁以及环状的周壁，底壁与周壁的底端连接以形成用于容置纺丝液的容置槽，周壁设有气阀接口、多个出丝孔、以及与多个出丝孔对应的多个气孔，出丝孔的两端分别贯穿周壁的内表面以及外表面，气孔有间隙的环设于对应的出丝孔的周向，且气孔的一端贯穿周壁的外表面，另一端位于周壁内且与气阀接口连通。接收电极环设于出丝电极的周向，接收电极具有用于接收出丝电极输出的纤维的内环面。利用旋转离心、静电场以及气流喷射的综合作用，有效增加了纺丝效率的同时避免发生挂丝现象。

技术领域

本申请涉及静电纺丝装置领域，具体而言，涉及一种离心静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝技术是一种常见的纳米纤维的生产方法。纺丝液在电场力的作用下形成泰勒锥，然后持续拉伸成直径为100至500纳米的纤维，最后被带静电的金属收集器收集并形成纳米纤维薄膜。

近年来，随着纳米技术的不断发展，具备一定厚度的纳米纤维毡凭借其特殊的三维网状结构，在细胞生物工程与超级电容容器等领域得到了广泛关注。目前常采用旋转离心静电纺丝法制备纳米纤维毡。该方法工作时通过使出丝针头旋转，在电场和离心双重作用下针头内的溶液更容易形成泰勒锥并持续拉伸从而形成纳米纤维吸附在收集器内层表面。但由于离心力较难精准控制且纳米纤维出丝量太大，离心法静电纺丝出丝不均匀容易产生挂丝的问题，从而引起纳米纤维毡生产和收集效率下降的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种离心静电纺丝装置，其能够改善现有的出丝电极在静电纺丝时容易挂丝，导致纳米纤维毡生产及收集效率低的技术问题。

本申请实施例提供一种离心静电纺丝装置，其包括：出丝电极、环状的接收电极、驱动机构以及高压发生器。

出丝电极具有底壁以及环状的周壁，底壁与周壁的底端连接以形成用于容置纺丝液的容置槽，周壁设有气阀接口、多个出丝孔、以及与多个出丝孔对应的多个气孔，出丝孔的两端分别贯穿周壁的内表面以及外表面，气孔有间隙的环设于对应的出丝孔的周向，且气孔的一端贯穿周壁的外表面，另一端位于周壁内且与气阀接口连通。

接收电极环设于出丝电极的周向，接收电极具有用于接收出丝电极输出的纤维的内环面，内环面与出丝电极的外表面存在间隙。

驱动机构与底壁绝缘连接并驱动出丝电极绕其轴线旋转。

高压发生器的正极与出丝电极电连接，高压发生器的负极与接收电极电连接。

在上述实现过程中，采用杯状的出丝电极和环状的接收电极配合，且出丝电极的周壁设有多个出丝孔，多个出丝孔的设置可避免纳米纤维出丝量太大，每个出丝孔的两端分别贯穿周壁的内表面以及外表面，因此采用驱动机构驱动出丝电极绕其轴线旋转时，位于容置槽内的纺丝液在离心力的作用下可经多个出丝孔均匀甩出，并且被电场力拉伸成丝状纤维，在静电场的作用下吸附在接收电极的内环面上。同时在静电纺丝过程中经气阀接口通入压缩气体，压缩空气自气孔喷出，由于气孔有间隙的环设于对应的出丝孔的周向，因此能够利用气流喷射进一步辅助甩出的纺丝液拉伸成丝状纤维，同时利用气流喷射的作用使其向内环面输送以吸附于内环面，可进一步提高出丝效率以及收集效率，有效降低出丝电极挂丝。

也即是，本申请提供的离心静电纺丝装置，利用旋转离心、静电场以及气流喷射的综合作用，使得纳米级丝状纤维更有效率地吸附在内环面上，形成蓬松的且具有一定厚度的纳米纤维毡，不仅有效增加了纺丝效率，同时避免挂丝，从而提高了纳米纤维毡在实际生产中的产出效率。

在一种可能的实施方案中，出丝电极的轴线与接收电极的轴线重合。

在上述实现过程中，出丝电极的轴线与接收电极的轴线重合，因此在旋转过程中，有利于获得厚度均匀的纳米纤维毡。

在一种可能的实施方案中，出丝孔的轴线与对应的气孔的轴线重合。