本发明专利技术公开了一种喷气辅助多针头静电纺丝装置，包括具有辅助喷气功能的喷丝板，喷丝板上设置有多个金属针头，每个金属针头头端通过导线串联，导线与直流高压发生器正极连接，每个金属针头的尾端通过导液管与注射器连接，注射器由微量注射泵驱动；喷丝板下方设置接收装置，接收装置与直流高压发生器负极连接。本发明专利技术将多针头喷丝板作为一个纺丝模块，在此基础上通过增加辅助喷气功能，以提高纺丝溶剂的挥发速度，加快射流的固化及运行速度，从而提高纳米纤维的单位时间产量，同时喷气气流对纤维具有一定的牵伸作用，可获得直径更细的纳米纤维。
【技术实现步骤摘要】
喷气辅助多针头静电纺丝装置及其制备纳米纤维网的方法
本专利技术属于纺织机械
，涉及一种静电纺丝装置，具体涉及一种喷气辅助多针头静电纺丝装置,本专利技术还涉及利用该装置制备纳米纤维网的方法。
技术介绍
静电纺丝方法是生产纳米纤维最为简单且成本低廉的方法，它是指带电荷的高分子溶液或熔体在高压电场中流动与变形，然后经溶剂挥发或熔体冷却而固化，最后得到纤维状物质的纺丝工艺。基于静电纺纳米纤维的尺寸效应，其在光学、热学、磁学、电学等方面表现出很好的理论研究价值。同时，其在服装、医药、能源、电子、航空等领域的实用价值也日益增强。静电纺丝从专利技术以来经历了近80年的发展，仍然主要停留在实验室阶段，进行小规模的实验性制备。因此，提高静电纺丝纳米纤维单位时间产量，真正实现静电纺纳米纤维的大规模制备，是静电纺丝领域面临的真正挑战。为了实现静电纺纳米纤维的批量化生产，无针头静电纺丝和多针头静电纺丝是目前学者们的研究重点。无针头静电纺丝通过在一个相对开放的区域形成较多射流，虽然提高了纤维产量，但其泰勒锥形貌和稳定性较难控制。多针头静电纺丝的优点是泰勒锥形貌可以较好控制，纤维细度较为均一，但是各个针头之间的干扰是其最大问题。若此问题能得到较好解决，多针头静电纺丝即可顺利实现质优量大的批量化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种喷气辅助多针头静电纺丝装置，以提高纳米纤维的单位时间产量和纤维网的均匀性，同时减小针头之间的相互干扰，并进一步减小纤维的细度。本专利技术的另一目的是提供利用上述装置制备纳米纤维网的方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种喷气辅助多针头静电纺丝装置，包括具有辅助喷气功能的喷丝板，喷丝板上设置有两个或两个以上金属针头，每个金属针头头端通过导线串联，导线与直流高压发生器正极连接，每个金属针头的尾端通过导液管与注射器连接，注射器由微量注射泵驱动；喷丝板下方设置接收装置，接收装置与直流高压发生器负极连接。本专利技术的特点还在于，具有辅助喷气功能的喷丝板由上面板和底座组成；上面板为环形面板，环面上设置有进气嘴a，进气嘴a通过进气管a与空气压缩机连接；底座中央设置有中心喷气孔，中心喷气孔通过螺纹与进气嘴b拧和，进气嘴b通过进气管b与空气压缩机连接，底座靠近外边缘处设置有环形槽，环形槽内沿圆周方向布置有多个外围喷气孔，中心喷气孔与环形槽之间设置有多个针孔，针孔用于安装金属针头；上面板和底座边缘通过螺纹拧合，环形槽与上面板之间形成气仓，进气嘴a与气仓连通。外围喷气孔设置有12个，针孔设置有8个。接收装置包括用于接收纤维的辊筒，辊筒通过辊筒轴连接于辊筒支架上，辊筒轴与电机连接，辊筒与直流高压发生器负极连接。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种纳米纤维网的制备方法，所采用的喷气辅助多针头静电纺丝装置，包括具有辅助喷气功能的喷丝板，喷丝板上设置有两个或两个以上金属针头，每个金属针头头端通过导线串联，导线与直流高压发生器正极连接，每个金属针头的尾端通过导液管与注射器连接，注射器由微量注射泵驱动；喷丝板下方设置接收装置，接收装置与直流高压发生器负极连接；具有辅助喷气功能的喷丝板由上面板和底座组成；上面板为环形面板，环面上设置有进气嘴a，进气嘴a通过进气管a与空气压缩机连接；底座中央设置有中心喷气孔，中心喷气孔通过螺纹与进气嘴b拧和，进气嘴b通过进气管b与空气压缩机连接，底座靠近外边缘处设置有环形槽，环形槽内沿圆周方向布置有多个外围喷气孔，中心喷气孔与环形槽之间设置有多个针孔，针孔用于安装金属针头；上面板和底座边缘通过螺纹拧合，环形槽与上面板之间形成气仓，进气嘴a与气仓连通。外围喷气孔设置有12个，针孔设置有8个。接收装置包括用于接收纤维的辊筒，辊筒通过辊筒轴连接于辊筒支架上，辊筒轴与电机连接，辊筒与直流高压发生器负极连接。具体按照以下步骤实施：将纺丝液注入上述装置的注射器内，在室温、相对湿度为40％～60％的环境中，开启微量注射泵，待纺丝液正常流通，调整流速，开启直流高压发生器，控制电压与流速相匹配，然后开启空气压缩机，控制气流速度，金属针头与收集辊筒之间形成电场，静电纺射流从金属针头顶部形成的球状液滴顶端喷出，并在电场和辅助气流的共同作用下拉伸，以螺旋状运动轨迹沉积到辊筒的表面，同时开启电机驱动辊筒转动；最终，在辊筒的表面收集到纳米纤维膜。本专利技术的特点还在于，辊筒与金属针头之间的接收距离为100mm～200mm。金属针头的内径为0.5mm～2mm。直流高压发生器控制金属针头的电压为20kV～40kV。微量注射泵控制溶液流速为0.3mL/h～0.5mL/h，气流速度为4～6m/s。辊筒的旋转速度为200r/min～500r/min。本专利技术的有益效果是，本专利技术将多针头喷丝板作为一个纺丝模块，在此基础上通过增加辅助喷气功能，以提高纺丝溶剂的挥发速度，加快射流的固化及运行速度，从而提高纳米纤维的单位时间产量，同时喷气气流对纤维具有一定的牵伸作用，可获得直径更细的纳米纤维。附图说明图1是本专利技术一种喷气辅助多针头静电纺丝装置的结构示意图；图2是本专利技术静电纺丝装置中喷丝板的俯视图；图3是本专利技术静电纺丝装置中喷丝板的仰视图。图中1.辊筒支架，2.电机，3.辊筒，4.上面板，5.金属针头，6.空气压缩机，7.进气嘴a，8.进气管a，9.进气管b，10.进气嘴b，11.注射器，12.导液管，13.微量注射泵，14.纤维，15.底座，16.导线，17.直流高压发生器，18.辊筒轴，19.针孔，20.外围喷气孔，21.中心喷气孔。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种喷气辅助多针头静电纺丝装置其结构如图1所示，包括具有辅助喷气功能的喷丝板，所述喷丝板上设置有两个或两个以上金属针头5，每个金属针头5头端通过导线16串联，导线16与直流高压发生器17正极连接，每个金属针头5的尾端通过导液管12与注射器11连接，注射器11由微量注射泵13驱动；喷丝板下方设置接收装置，接收装置与直流高压发生器17负极连接。其中具有辅助喷气功能的喷丝板由上面板4和底座15组成；如图2所示，上面板4为环形面板，环面上设置有进气嘴a7，进气嘴a7通过进气管a8与空气压缩机6连接；如图3所示，底座15中央设置有中心喷气孔21，中心喷气孔21通过螺纹与进气嘴b10拧和，进气嘴b10通过进气管b9与空气压缩机6连接，底座15靠近外边缘处设置有环形槽，环形槽内沿圆周方向布置有多个外围喷气孔20，中心喷气孔21与环形槽之间设置有多个针孔19，针孔19用于安装金属针头5；上面板4和底座15边缘通过螺纹拧合，环形槽与上面板4之间形成气仓，进气嘴a7与气仓连通。外围喷气孔20沿圆周方向均匀布置有12个；针孔19沿圆周方向均匀布置有8个。接收装置包括用于接收纤维的辊筒3，辊筒3通过辊筒轴18连接于辊筒支架1上，辊筒轴18与电机2连接，辊筒3与直流高压发生器17负极连接。金属针头5的内径为0.5mm～2mm；辊筒3与金属针头5之间的接收距离为100mm～200mm；进气嘴a7直径为12mm；进气嘴b10的直径为62mm。利用喷气辅助多针头静电纺丝装置制备纳米纤维网的方法，具体按照以下步骤实施：将纺丝液注入上述装置的注射器11内，在室温、相对湿度为40％～60％的环境中，开启本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种喷气辅助多针头静电纺丝装置，其特征在于，包括具有辅助喷气功能的喷丝板，所述喷丝板上设置有两个或两个以上金属针头(5)，每个金属针头(5)头端通过导线(16)串联，导线(16)与直流高压发生器(17)正极连接，每个金属针头(5)的尾端通过导液管(12)与注射器(11)连接，注射器(11)由微量注射泵(13)驱动；所述喷丝板下方设置接收装置，接收装置与直流高压发生器(17)负极连接。
【技术特征摘要】
1.一种喷气辅助多针头静电纺丝装置，其特征在于，包括具有辅助喷气功能的喷丝板，所述喷丝板上设置有两个或两个以上金属针头(5)，每个金属针头(5)头端通过导线(16)串联，导线(16)与直流高压发生器(17)正极连接，每个金属针头(5)的尾端通过导液管(12)与注射器(11)连接，注射器(11)由微量注射泵(13)驱动；所述喷丝板下方设置接收装置，接收装置与直流高压发生器(17)负极连接；所述具有辅助喷气功能的喷丝板由上面板(4)和底座(15)组成；所述上面板(4)为环形面板，环面上设置有进气嘴a(7)，进气嘴a(7)通过进气管a(8)与空气压缩机(6)连接；所述底座(15)中央设置有中心喷气孔(21)，中心喷气孔(21)通过螺纹与进气嘴b(10)拧和，进气嘴b(10)通过进气管b(9)与空气压缩机(6)连接，底座(15)靠近外边缘处设置有环形槽，环形槽内沿圆周方向布置有多个外围喷气孔(20)，中心喷气孔(21)与环形槽之间设置有多个针孔(19)，针孔(19)用于安装金属针头(5)；所述上面板(4)和底座(15)边缘通过螺纹拧合，环形槽与上面板(4)之间形成气仓，进气嘴a(7)与气仓连通。2.根据权利要求1所述的一种喷气辅助多针头静电纺丝装置，其特征在于，所述外围喷气孔(20)设置有12个，针孔(19)设置有8个。3.根据权利要求1所述的一种喷气辅助多针头静电纺丝装置，其特征在于，所述接收装置包括用于接收纤维的辊筒(3)，辊筒(3)通过辊筒轴(18)连接于辊筒支架(1)上，辊筒轴(18)与电机(2)连接，辊筒(3)与直流高压发生器(17)负极连接。4.一种纳米纤维网的制备方法，其特征在于，所采用的喷气辅助多针头静电纺丝装置，包括具有辅助喷气功能的喷丝板，所述喷丝板上设置有两个或两个以上金属针头(5)，每个金属针头(5)头端通过导线(16)串联，导线(16)与直流高压发生器(17)正极连接，每个金属针头(5)的尾端通过导液管(12)与注射器(11)连接，注射器(11)由微量注射泵(13)驱动；所述喷丝板下方设置接收装置，接收装置与直流高压发生器(17)负极连接；所述具有辅助喷气功能的喷丝板由上面板(4)和底座(15)组成；所述上面板(4)为环形面板，环面...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘呈坤，王秋实，贺海军，孙润军，陈美玉，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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