[实用新型]一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，属于静电纺丝领域。

背景技术

静电纺丝的原理，就是通过在喷头与接收装置间施加高的电压，使两者间形成电场，被极化的熔体或溶液在电场力作用下克服表面张力，形成射流，喷射到接收板上，形成超细的纤维。

近年来，纳米技术的研究发展，使可以制备纳米纤维材料的静电纺丝技术也受到更多的关注，而纷纷对其进行开发研究，静电纺丝技术已经成为制备纳米纤维最有效、最重要的方法。但是目前的静电纺丝中，几乎都是采用单级的大平板电极做为接收电极，其只有一级电场，对纺出的丝的牵伸作用有限，所纺出的丝所能达到的细度有限。

四川大学的姚永毅等人在文献“静电纺丝法和气流-静电纺丝法制备聚砜纳米纤维”中提到了一种气流-静电纺丝机，通过在普通的单喷针喷头外包裹一个气路系统，以静电力和气流与聚合物射流间的摩擦力的合力对射流进行拉伸，使纺出的纤维细化。该方法使用气流辅助静电纺丝，可使纺出的纤维细化，但该喷头结构复杂，不利于产业化应用，且还需额外增加一套供气装置，成本增加且能耗大。

北京化工大学的夏令涛等人在文献“超支化聚合物在熔体静电纺丝中的应用”中提到应用超支化聚合物对聚丙烯进行改性，以降低聚丙烯熔体的粘度，使纺出的纤维更细。

到目前为止，还没有一种简单的纯物理方法来实现静电纺丝纤维的细化。

Deitzel等人为了解决射流的不稳定性，在喷丝头与收集器间设置多个带电环来约束纤维的鞭动，以控制纤维的沉积路径，但是他没有研究利用多电场来对纤维进行细化。

实用新型内容

本实用新型提出一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，通过在纺丝喷头下设置多级中间带孔的电极来实现，从而在纺丝喷头下形成多级电场，在纤维下落过程中，实现对纤维的多次牵伸，使纺出的纤维更细。该装置及方法简单易行，适合实验室研究及产业化应用。

本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，它主要包括纺丝喷头、电极板一、电极板二、高压静电发生器一、高压静电发生器二、纤维接收板、接地电极，其中，电极板一是中间带孔的电极板，电极板二可以是中间带孔的电极板，也可以是中间不带孔的电极板，电极板一和电极板二可以为圆形、方形、三角形或任意的多边形；纺丝喷头与接地电极相连，电极板一安装在纺丝喷头的正下方一定距离处，电极板一与高压静电发生器一的高压正极端子相连，电极板二安装在电极板一的正下方一定距离处，电极板二与高压静电发生器二的高压正极端子相连，纤维接收板放在电极板二的上方。

纺丝工作时，待纺丝喷头准备就绪，依次打开高压静电发生器一和高压静电发生器二，使得纺丝喷头与电极板一间形成第一级电场，电极板一与电极板二间形成第二级电场，在电场力的作用下，纺丝喷头开始纺丝，丝在第一级电场中受到一次牵伸作用，之后通过电极板一上的圆孔，进入第二级电场，受到第二级电场的再次牵伸作用，丝进一步变细，最终丝落在纤维接收板上被接收。

本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，其电极板一是中间带孔的电极板，其形状可以是圆形、方形、三角形或任意的多边形。

本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，其电极板二可以是中间带孔的电极板，也可以是中间不带孔的大平板，其形状可以是圆形、方形、三角形或任意的多边形。

本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝方法及装置，纤维可以在电极板二的上方收集，也可以将电极板二换成中间带孔的电极板，纤维接收板在电极板二的下面实现纤维的收集，纤维可以采用大平板收集，也可以采用铺网机连续收集，也可以采用辊子收集，以实现对纤维的有序取向收集，当辊子的线速度大于纤维的下落速度时，还能对纤维起到进一步的拉伸作用，使纤维更加细化。

本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电纺丝装置，在纺丝喷头下方，可以设置n（n为整数且n>2）层电极板，形成多级电场，对纤维产生多次牵伸。

本实用新型一种多电场耦合强力牵伸的静电装置的纺丝方法是通过在纺丝喷头下方设置多层中间带孔的电极板，形成多级电场，对纺丝喷头纺出的丝实施多次牵伸，以此来实现纤维的细化；通过对电极板间距离及电极板上所加电压大小的控制，实现对纤维细度的调控。

由以上技术方案可知，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：