一种可控气量的气泡静电纺丝装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可控气量的气泡静电纺丝装置及方法，所述气泡静电纺丝装置包括储液池、高压静电发生器、喷气装置以及接收极板，所述喷气装置包括注射器、精密注射泵、电磁阀以及可编程控制器，其中，所述精密注射泵中的丝杆螺母与注射器的活塞连接；所述电磁阀设置于注射器的喷气口上，该电磁阀伸入到储液池内的底部；所述可编程控制器分别与电磁阀和精密注射泵连接，分别用于控制电磁阀的通断以及控制精密注射泵中丝杆螺母单次作业的工作行程。本发明专利技术的气泡静电纺丝装置通过控制气量来控制气泡的形态，提高纳米纺丝的质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气泡静电纺丝装置及方法，尤其涉及一种可控气量的气泡静电纺丝装置及方法。
技术介绍
静电纺丝技术是目前世界上使用最普遍的生产纳米纤维的方法。静电纺丝技术具有操作简便、适用范围广、生产效率相对较高的优点，纺制出的纳米纤维具有纤维细，比表面积大，孔隙率高等特点，因此静电纺丝技术得到广泛的应用。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、生物科技等不同领域都具有十分广阔的应用前景。气泡静电纺丝是一种新型静电纺丝方法，该方法不用传统喷丝头纺丝，而是在聚合物溶液(熔体)中通入气体，吹出大量气泡，气泡在自由液面相当于无数个泰勒锥，这相当于多针头的静电纺丝，从而可以提高了纺丝速率，气泡静电纺在一定程度上可以实现纳米纤维的批量生产。但是，气泡静电纺丝存在射流不稳定的问题，导致纺丝条件不容易控制，原料浪费，纺丝环境受污等问题，限制了其在工业化生产中的应用。气泡的形态对射流和纳米纺丝的质量有非常重大的影响，气泡的直径过大过小，或者畸形等等情况，都会使得纺丝过程不稳定从而纳米纺丝的质量会相应地下降。研究表明，除了流体粘度、表面张力等因素，气泡的形态主要受气泡里的气量所影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可控气量的气泡静电纺丝装置，该气泡静电纺丝装置通过控制气量来控制气泡的形态，提高纳米纺丝的质量。本专利技术的另一个目的在于提供一种应用上述可控气量的气泡静电纺丝装置实现的可控气量的气泡静电纺丝方法。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种可控气量的气泡静电纺丝装置，包括储液池、高压静电发生器、喷气装置以及接收极板，所述喷气装置包括注射器、精密注射泵、电磁阀以及可编程控制器，其中，所述精密注射泵中的丝杆螺母与注射器的活塞连接；所述电磁阀设置于注射器的喷气口上，该电磁阀伸入到储液池内的底部；所述可编程控制器分别与电磁阀和精密注射泵连接，分别用于控制电磁阀的通断以及控制精密注射泵中丝杆螺母单次作业的工作行程。上述可控气量的气泡静电纺丝装置的工作原理是：进行气泡静电纺丝前，所述储液池中装有高聚物溶液，往注射器里充入气体(例如空气)；工作时，可编程控制器控制电磁阀和精密注射泵相互配合进行间歇式工作，具体地，可编程控制器控制电磁阀打开，同时控制精密注射泵推动注射器的活塞喷出定量气体，随后控制电磁阀关闭和控制精密注射泵停止工作，完成一次喷气作业；间隔一定时间后，可编程控制器再次控制电磁阀和精密注射泵进行下一次喷气作业，如此有规律地进行间歇式喷气作业。每次喷气作业的喷气量的多少通过控制精密注射泵中丝杆螺母单次作业的工作行程来实现，具体是通过控制精密注射泵中步进电机单次作业时的脉冲数量来实现，具体的控制量由预先设置在可编程控制器内的程序来确定，该控制量可根据不同的工艺要求而作相应的修
改。在每一次喷气作业过程中，由电磁阀处喷出的等量气体会形成体积一致的气泡，该气泡上升到液面处后，在高压静电发生器产生的静电作用下，向接收极板喷射纺丝。本专利技术的一个优选方案，所述高压静电发生器通过导线与电磁阀连接。其优点在于，利用电磁阀作为导电体，为储液池中的高聚物溶液以及气泡提供高压静电。一种应用上述可控气量的气泡静电纺丝装置实现的可控气量的气泡静电纺丝方法，包括以下步骤：(1)进行气泡静电纺丝前，所述储液池中装有高聚物溶液，往注射器里充入气体；(2)工作时，可编程控制器控制电磁阀和精密注射泵相互配合进行间歇式工作，具体地：(2.1)可编程控制器控制电磁阀打开，同时控制精密注射泵推动注射器的活塞喷出定量气体，随后控制电磁阀关闭和控制精密注射泵停止工作，完成一次喷气作业；(2.2)间隔一定时间后，可编程控制器再次控制电磁阀和精密注射泵进行下一次喷气作业，如此有规律地进行间歇式喷气作业；电磁阀处喷出的等量气体会形成体积一致的气泡，该气泡上升到液面处后，在高压静电发生器产生的静电作用下，向接收极板喷射纺丝。本专利技术与现有技术相比具有以下的有益效果：本专利技术的气泡静电纺丝装置中，由于每次喷气作业时的气量相等，因此每次形成的气泡的形态一致，并且气泡间歇式且有规律地产生，从而提高纳米纺丝的质量并确保质量的稳定。附图说明图1为本专利技术的可控气量的气泡静电纺丝装置的一个具体实施方式的结构示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。参见图1，本专利技术的可控气量的气泡静电纺丝装置由储液池3、高压静电发生器11、喷气装置以及接收极板8构成。其中，所述喷气装置包括注射器12、精密注射泵1、电磁阀6以及可编程控制器10，其中，所述精密注射泵1主要由步进电机及其驱动器、支架、丝杆、丝杆螺母等构成，所述步进电机驱动丝杆转动，从而带动丝杆螺母作直线往复运动，该丝杆螺母构成输出件。所述注射器12具有用于容纳气体的腔体5，腔体5内设有活塞4，注射器12的前端设有喷气口，精密注射泵1中的丝杆螺母与注射器12的活塞4连接。所述电磁阀6设置于注射器12的喷气口上，该电磁阀6伸入到储液池3内的底部。所述可编程控制器10分别与电磁阀6和精密注射泵1连接，分别用于控制电磁阀6的通断以及控制精密注射泵1中丝杆螺母单次作业的工作行程。参见图1，所述高压静电发生器11通过导线与电磁阀6连接。利用电磁阀6作为导电体，为储液池3中的高聚物溶液2以及气泡9提供高压静电。本专利技术的可控气量的气泡静电纺丝装置的工作原理是：进行气泡静电纺丝前，所述储液池3中装有高聚物溶液2，往注射器12的内腔里充入气体(例如空气)；工作时，可编程控制器10控制电磁阀6和精密注射泵1相互配合进行间歇式工作，具体地，可编程控制器10控制电磁阀6打开，同时控制精密注射泵1推动注射器12的活塞4喷出定量气体，随后控制电磁阀6关闭和控制精密
注射泵1停止工作，完成一次喷气作业；间隔一定时间后，可编程控制器10再次控制电磁阀6和精密注射泵1进行下一次喷气作业，如此有规律地进行间歇式喷气作业。每次喷气作业的喷气量的多少通过控制精密注射泵1中丝杆螺母单次作业的工作行程来实现，具体是通过控制精密注射泵1中步进电机单次作业时的脉冲数量来实现，具体的控制量由预先设置在可编程控制器10内的程序来确定，该控制量可根据不同的工艺要求而作相应的修改。在每一次喷气作业过程中，由电磁阀6处喷出的等量气体会形成体积一致的气泡9，该气泡9上升到液面处后，在高压静电发生器11产生的静电作用下，向接收极板8喷射纺丝7。参见图1，本专利技术的应用上述可控气量的气泡静电纺丝装置实现的可控气量的气泡静电纺丝方法，包括以下步骤：(1)进行气泡静电纺丝前，所述储液池3中装有高聚物溶液2，往注射器12里充入气体；(2)工作时，可编程控制器10控制电磁阀6和精密注射泵1相互配合进行间歇式工作，具体地：(2.1)可编程控制器10控制电磁阀6打开，同时控制精密注射泵1推动注射器12的活塞4喷出定量气体，随后控制电磁阀6关闭和控制精密注射泵1停止工作，完成一次喷气作业；(2.2)间隔一定时间后，可编程控制器10再次控制电磁阀6和精密注射泵1进行下一次喷气作业，如此有规律地进行间歇式喷气作业；电磁阀6处喷出的等量气体会形成体积一致的气泡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可控气量的气泡静电纺丝装置，包括储液池、高压静电发生器、喷气装置以及接收极板，其特征在于，所述喷气装置包括注射器、精密注射泵、电磁阀以及可编程控制器，其中，所述精密注射泵中的丝杆螺母与注射器的活塞连接；所述电磁阀设置于注射器的喷气口上，该电磁阀伸入到储液池内的底部；所述可编程控制器分别与电磁阀和精密注射泵连接，分别用于控制电磁阀的通断以及控制精密注射泵中丝杆螺母单次作业的工作行程。

【技术特征摘要】
1.一种可控气量的气泡静电纺丝装置，包括储液池、高压静电发生器、喷气装置以及接收极板，其特征在于，所述喷气装置包括注射器、精密注射泵、电磁阀以及可编程控制器，其中，所述精密注射泵中的丝杆螺母与注射器的活塞连接；所述电磁阀设置于注射器的喷气口上，该电磁阀伸入到储液池内的底部；所述可编程控制器分别与电磁阀和精密注射泵连接，分别用于控制电磁阀的通断以及控制精密注射泵中丝杆螺母单次作业的工作行程。2.根据权利要求1所述的可控气量的气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述高压静电发生器通过导线与电磁阀连接。3.一种应用权利要求1或2所述的可控气量的气泡静电纺丝装置实现的可控气量的气泡静...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁烽，朱自明，房飞宇，王晗，陈新度，陈新，曾俊，欧维均，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44