一種電-液分離的靜電紡絲裝置的制造方法

文檔序號:9231343
一種電-液分離的靜電紡絲裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種靜電紡絲發生裝置,特別是涉及可應用于聚合物納米纖維大批量生產的電-液分離的靜電紡絲裝置。
【背景技術】
[0002]靜電紡絲,簡稱為“電紡”,是一種使帶電荷的聚合物料液或熔體在靜電場中射流來制備聚合物超細纖維的加工方法。目前,已成功靜電紡絲加工的聚合物超過幾十種。在靜電紡絲過程中供液容器內裝滿了聚合物料液或熔融液,在外加電場作用下受表面張力作用而保持在噴嘴處的高分子液滴在電場誘導下表面聚集電荷,受到一個與表面張力方向相反的電場力。當電場逐漸增強時,液滴由球狀被拉長為錐狀,形成所謂的“泰勒錐”。當電場強度增加至一個臨界值時,電場力就會克服液體的表面張力,從“泰勒錐”中噴出。噴射流在高電場的作用下發生震蕩而不穩定,產生頻率極高的不規則性螺旋運動。在高速震蕩中,噴射流被迅速拉細,溶劑也迅速揮發,最終形成直徑在納米級的纖維,并以隨機的方式沉積在收集裝置上,形成無紡布。
[0003]目前,靜電紡絲裝置中金屬電極的實施方式有三種,第一種是金屬電極安裝在供液容器之內,一般在供液容器的底部位置,金屬電極與紡絲料液接觸,通過料液導電促使泰勒錐的形成,第二種是固定的金屬針、金屬噴嘴或金屬物的邊角直接作為電極使用,第三種是金屬滾筒的旋轉面或金屬轉盤的外邊緣直接用作電極。而此述的三種情況的共同點就是:金屬電極與紡絲料液存在著直接接觸,這勢必造成以下問題,一是當紡絲料液具有酸或堿性時,由于料液的腐蝕金屬電極需經常更換,料液也會受腐蝕物的污染,二是金屬電極與紡絲料液的直接接觸也容易造成紡絲過程中紡絲料液與空氣的接觸面大,這對于含有易揮發的有機溶劑的料液體系極為不利,紡絲過程中溶劑會大量揮發,紡絲料液的粘度會發生顯著的變化,三是金屬電極與紡絲料液的直接接觸會導致與紡絲料液直接接觸的所有部件都處在高壓電場下,存在安全隱患。

【發明內容】

[0004]針對目前紡絲裝置中電極與料液直接接觸導致電極被腐蝕,料液同時受到腐蝕物的污染,料液槽密封不方便導致的溶解揮發等問題,本發明的目的在于提供一種電-液分離的靜電紡絲裝置,這種裝置的設計實現了紡絲過程中電極與料液體系的分離,封閉的供液裝置可以避免料液中的溶劑大量揮發,安全性高,易清理維護,易實現單元化復制,能有效提高納米纖維批量化生產的產量和質量。
[0005]上述的目的通過以下技術方案實現:
[0006]本發明提供的電-液分離的靜電紡絲發生裝置,其由支架系統、金屬螺旋電極110、電極驅動系統、送料及清潔系統、高壓電源500和對電極600組成;
[0007]所述支架系統由一支架底座400及固定于所述支架底座400上的三對相對放置同軸心的垂向支架組成,該三對垂向支架分別為位于最里側的第一對垂向支架、位于第一對垂向支架外側的第二對垂向支架和位于第二對垂向支架外側的第三對垂向支架;
[0008]所述第一對垂向支架上架設固定一水平絕緣軸130,所述水平絕緣軸130外表面上依次套裝有絕緣柱體120和金屬絲繞制的金屬螺旋電極110 ;位于絕緣柱體120端的第一對垂向支架外側的水平絕緣軸130上套裝一導電軸140 ;所述第二對垂向支架的上端分別固定有儲液盒220和清潔腔盒310 ;所述儲料盒220內裝有紡絲料液,其上下二面封閉,前后二面分別設有進料孔222和出料孔223,進料孔222水平位置低于出料孔223 ;儲液盒220左右兩側面中心分別設有涂液孔224,兩涂液孔的水平高度一致且均低于出料孔1-1Omm ;所述清潔腔盒310上下端面中心分別設有溶劑入口孔320和溶劑出口孔330,左右兩側面中心分別設有清潔孔340,所述清潔腔盒內裝有清潔刷;所述第三對垂向支架上分別裝有用以架裝驅動輪233的驅動輪軸234和用以架裝從動輪235的從動輪軸236 ;所述驅動輪軸234和從動輪軸236均與水平絕緣軸130垂直;
[0009]所述電極驅動系統由第一驅動電機151和第一傳動帶152組成,第一傳動帶152套裝于所述水平絕緣軸130和第一驅動電機151的電機軸上;所述第一驅動電機151通過第一傳動帶152驅動水平絕緣軸130及其上的金屬螺旋電極110旋轉;所述第一傳動帶152為絕緣材質傳動帶;
[0010]所述送料及清潔系統由套裝于所述驅動輪233和從動輪235上的環狀載液絲210及驅動裝置組成;所述環狀載液絲210為一條首尾相接的環繞于金屬螺旋電極110上方和下方的線狀物,并從驅動輪開始依次穿過供料盒220和清潔腔盒310 ;所述驅動裝置由第二驅動電機231和第二傳送帶232組成,第二傳動帶232套裝于所述驅動輪軸234和第二驅動電機231電機軸上;所述第二驅動電機231通過第二傳動帶232驅動驅動輪233、從動輪235及載液絲210繞金屬螺旋電極110轉動;所述第二傳動帶232為絕緣材質傳動帶;
[0011]所述金屬螺旋電極110穿過絕緣柱體120與導電軸140相連,高壓電源500的正電極通過導電碳刷與導電軸140表面接觸;所述對電極600與高壓電源500負電極相連,所述對電極600與金屬螺旋電極110軸向平行,并位于金屬螺旋電極110正上方。
[0012]所述的絕緣柱體120的軸向與載液絲210互相平行,金屬螺旋電極110與載液絲210之間距離為l-100mm。
[0013]所述載液絲210為不被紡絲料液溶解或者腐蝕的絕緣材料或導電材料。
[0014]所述的涂液孔224直徑為載液絲210直徑的2_8倍。所述的清潔孔340的直徑為載液絲210直徑的2-10倍。
[0015]本發明與現有技術相比具有以下優點:
[0016]本發明的電極與送料及清潔系統是分離的,紡絲料液不會腐蝕電極;本發明送料系統的儲料盒進料孔在下,出料孔在上,且涂液孔的位置略低于出料孔,還有涂液孔的孔徑大小與載液絲直徑大小的匹配,不但可以保證載液絲上的料液充足且料液不會由涂液孔溢出;本發明的載液絲是環形的,清潔系統可以清除載液絲上殘留的料液,保證載液絲的清潔和循環使用;本發明的送料及清潔系統為密封體系,可以防止料液中的溶劑揮發,利于料液在輸送過程中的長時間穩定,適合批量生產,便于推廣工業化。
【附圖說明】
:
[0017]附圖1為本發明結構的正視示意圖。
[0018]附圖2為本發明結構的俯視示意圖。
[0019]附圖3為本發明供料盒的正視圖、側視圖和俯視圖的三面示意圖。
[0020]附圖4為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖及實施例進一步描述本發明。
[0022]實施例1:
[0023]以下實施例的紡絲料液均為12 % w/v的PVA水溶液,對電極600均為不銹鋼板。
[0024]圖4為本發明的結構示意圖;圖1為本發明結構的正視示意圖;圖2為本發明結構的俯視示意圖;圖3為本發明供料盒的正視圖、側視圖和俯視圖的三面示意圖;如圖所示,本發明(實施例1)的電-液分離的靜電紡絲發生裝置,其由支架系統、金屬螺旋電極110、電極驅動系統、送料及清潔系統、高壓電源500和對電極600組成;
[0025]所述支架系統由一支架底座400及固定于所述支架底座400上的三對相對放置同軸心的垂向支架組成,該三對垂向支架分別為位于最里側的第一對垂向支架、位于第一對垂向支架外側的第二對垂向支架和位于第二對垂向支架外側的第三對垂向支架;
[0026]所述第一對垂向支架上架設固定一水平絕緣軸130,所述水平絕緣軸130外表面上依次套裝有絕緣柱體120和金屬絲繞制的金屬螺旋電極110 ;位于絕緣柱體120左端的第一對垂向支架外側的水平絕緣軸130上套裝一導電軸140 ;所述第二對垂向支架的上端分別固定有儲液盒220和清潔腔盒310 ;所述儲料盒220內裝有料液,其上下二面封閉,前后二面分別設有進料孔222和出料孔223,進料孔222水平位置低于出料孔223 ;儲液盒左右兩側面中心分別設有涂液孔234,兩涂液孔的水平高度一致均且低于出料孔1-1Omm ;所述清潔腔盒310上下端面中心分別設有溶劑入口孔320和溶劑出口孔330 ;左右兩側面中心分別設有清潔孔340,所述清潔腔盒內裝有清潔刷;所述第三對垂向支架上分別裝有用以架裝驅動輪233的驅動輪軸234和用以架裝從動輪235的從動輪軸236 ;所述驅動輪軸234和從動輪軸236均與水
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