[发明专利]静电纺丝装置

说明书

技术领域

本发明属于静电纺丝领域，特别是涉及一种温度可控的气泡静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝技术是目前制备超细纤维和纳米纤维最直接也是最基本的方法之一，由静电纺丝技术制备的纳米纤维具有超高的比表面积、极大长径比、高表面活性、优越的机械性能（高强高韧）等特点，在纺织工程、环境工程、生物科技、医疗与卫生健康、能源贮存、军事与反恐安全等不同领域都具有十分广阔的应用前景。随着静电纺丝技术研究的不断深入，目前己经有几十种聚合物成功通过静电纺丝技术制备超细纤维，制备的超细纤维直径一般在几十纳米至一微米之间，纺丝条件适当时纤维直径可达1纳米。静电纺丝法制备超细纤维的基本原理可以简单概括为，聚合物溶液或熔体在高压静电场中电场力的作用下，从毛细管或者气泡的末端形成射流飞向接收装置，射流在到达接收装置的过程中产生高度拉伸，纤维变细，同时溶液中的溶剂蒸发或是熔体固化，最后纤维沉积在接收装置上。相对于传统的静电纺丝技术，气泡静电纺丝技术的优势更大，具有可以提高纳米纤维的纺丝效率及其产量等优点。

气泡静电纺丝技术是一项重要的制备纳米纤维技术，有很多学者对其工艺参数及喷丝体系等进行了研究，如中国专利ZL200420020596.3、ZL200410025622.6等；美国专利US6616435、US6753454等。研究表明，除了尖端电位、流体粘度、电导率、接收距离和表面张力等因素，环境因素包括温度、相对湿度对气泡静电纺丝得到的纤维尺度也有一定影响，但现有设备极少涉及对环境温度的控制与调节，大部分的气泡静电纺丝装置都没有温度调节与控制装置，一般只能选择室温，生产可控制性教差，易造成产品质量差异性大，生产效率降低等。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种气泡静电纺丝装置，该气泡静电纺丝装置能够在静电纺丝过程中，通过外加的温度控制装置，对气泡温度进行控制，从而降低环境因素对气泡静电纺丝过程的影响，提高生产可控性，有利于实现纳米纤维的大规模工业化生产。

根据本发明的目的提出的一种气泡静电纺丝装置，包括贮液池、高压静电发生器、气泵、喷气管、导气管、金属电极、接收极板、接地电极和恒温装置，所述贮液池为装有溶液或熔体的容器，所述贮液池和所述接收极板设置于该恒温室装置内部。

优选的，所述恒温装置为温度可调式恒温箱。

优选的，所述恒温装置为恒温室。

优选的，所述高压静电发生器、气泵、导气管以及接地电极设置于所述恒温室内部。

优选的，所述恒温装置包括温度设定装置、温度检测装置以及调温装置。

优选的，所述调温装置包括制热装置和制冷装置。

优选的，所述喷气管设置于所述贮液池的溶液或熔体之中，该喷气管的管口低于所述贮液池的溶液或熔体液面。

优选的，所述导气管连接所述气泵和所述喷气管。

优选的，所述金属电极设置于所述喷气管中，并与所述高压静电发生器电性连接。

优选的，所述接受极板电性连接与所述接地电极上，并与所述贮液池的溶液或熔体之间形成电场。

上述的气泡静电纺丝装置，通过将静电拉丝用的贮液池以及接收电极设置在一恒温装置中，从而使溶液或熔体的温度具有人为的可控性，从而降低环境因素对气泡静电纺丝过程的影响，提高了产品的质量稳定性和生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明静电纺丝装置第一实施方式的结构示意图；

图2为本发明静电纺丝装置第二实施方式的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术中所述的，现有的气泡静电纺丝装置，在静电纺丝过程中，缺乏对温度的有效控制，完全依赖于环境温度。然而环境温度会给静电纺丝过程带来不可控的不确定因素，使产品质量的差异性较大，对大规模生产造成不良影响。

因此，本发明提出了一种可以控制环境温度的气泡静电纺丝装置。该气泡静电纺丝装置通过将贮液池和接收极板设置在一个恒温装置中，使静电纺丝过程中的环境温度被恒温装置固定在一个恒定温度上，从而避免了由环境温度变化引起的产品品质的波动，提升工作效率。