[实用新型]一种基于变速控制的静电纺丝设备

说明书

本实用新型提供了一种基于变速控制的静电纺丝设备，属于静电纺丝技术领域，解决了现有技术纺丝边缘厚度不均匀性较大和材料浪费的问题。该设备包括包括静电发生器、针头呈阵列排布的喷射装置、储存有带电浆料的储液装置、接收装置，以及用于实时监测喷射装置的各针头进行横向往复运动的具体位置并将纺丝边缘厚度不均匀性最小作为优化目标控制各针头实时调整溶液推进速度进行变速滑动纺丝得到均匀厚度纤维膜的控制器。其中，高压静电发生器的输出端与喷射装置的电极连接；储液装置的输出端与喷射装置的供液口连接；接收装置接地。在发生针头堵塞情况时，通过调整不堵塞针头的溶液推进速度，仍可实现较宽幅度且厚度均匀的纤维膜制备。

技术领域

本实用新型涉及静电纺丝技术领域，尤其涉及一种基于变速控制的静电纺丝设备。

背景技术

纳米纤维是纳米材料的一种，具有较高的比表面积，在尺度效应、表面效应、力学性能等方面，其比常规纤维具有更高的应用价值，可广泛应用于能源、环保、生物医药、电子信息等领域。

多针静电纺丝是现阶段使用较多的规模化生产方案，一般采用匀速控制方案。在喷射装置上配置多个针头，针头之间可以是等间距或不等间距。通过针头持续供应纺丝用带电浆料，同时在针头上施加一定电压，浆料在针头与接收装置之间的电场中运动、成丝，最后沉积在接收装置上。由于边缘针头的电场大小及方向具有不均匀性，可能导致纺丝沉积中心点向外偏离针头在接收装置上的垂直投影点，且纺丝厚度不可避免地存在较强的不均匀性，一般采用喷射装置与接收装置之间作相对往复匀速运动的方式来改善厚度不均匀性，但边缘处仍存在较强的不均匀性。实际生产中往往对电纺纤维膜进行切边处理，以确保产品膜的厚度/克重一致，这一方面减小了纤维膜有效幅宽，降低了产线产能，另一方面不可避免地造成了原料损耗，尤其是当原料成本较高时，切边处理降低了工艺的经济性。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型实施例旨在提供一种基于变速控制的静电纺丝设备，用以解决现有技术纺丝边缘厚度不均匀性较大和材料浪费的问题。

一方面，本实用新型实施例提供了一种基于变速控制的静电纺丝设备，包括静电发生器、针头呈阵列排布的喷射装置、储存有带电浆料的储液装置、接收装置，以及用于实时监测喷射装置的各针头进行横向往复运动的具体位置并将纺丝边缘厚度不均匀性最小作为优化目标控制各针头实时调整溶液推进速度进行变速滑动纺丝得到均匀厚度纤维膜的控制器；其中，

高压静电发生器的输出端与喷射装置的电极连接；储液装置的输出端与喷射装置的供液口连接；接收装置接地。

上述技术方案的有益效果如下：基于变速控制实现静电纺丝纤维膜的均匀膜厚。通过对纤维膜的边缘不均匀性进行约束，可获得各针头溶液推进速度的最优组合，进而变速控制改善纺丝纤维边缘膜厚的均匀性，提升产能和经济性。另外，当针头堵塞时，仍然可获得均匀膜厚的静电纺丝。

基于上述设备的进一步改进，所述喷射装置进一步包括喷丝阵列结构、滑动杆、固定杆；其中，

所述喷丝阵列结构的各针头相互平行，均处于倾斜状态或均处于竖直状态；并且，各针头的喷射端部均处于同一平面，该平面与接收装置所在平面平行；

所述喷丝阵列结构固定安装于所述滑动杆上；所述滑动杆套设于所述固定杆的外部，其控制端与控制器的输出端连接。

进一步，所述控制器进一步包括依次连接的数据采集单元、数据处理与控制单元。

进一步，所述数据采集单元进一步包括：用于获取当前时刻喷射装置的喷射端中心三维坐标和接收面上该三维坐标对应的喷射点坐标的坐标定位子单元，以及，用于获取当前时刻各针头的溶液推进速度的速度定位子单元。

进一步，所述数据采集单元还包括用于识别喷射装置的各针头是否堵塞并标记不堵塞的针头的序号的状态识别子单元。

进一步，所述数据处理与控制单元具有显示屏；