静电法制备纳米纤维集合体的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及制备纳米纤维集合体的装置，属于静电纺丝领域。一种静电法制备纳米纤维集合体的装置，包括出丝装置和接收器，其特征在于：所述出丝装置连接静电发生器的正极，所述接收器连接静电发生器的负极或接地，在出丝装置和接收器之间形成高压静电场，所述接收器通过同轴连接组件与静电发生器的负极或零线相连，接收器一端设置有接头，所述同轴连接组件与接头同轴相连，所述同轴连接组件连接转动电机输出轴。本实用新型专利技术的装置提出通过控制出丝装置沿接收器的接收面往复运动，在接收面不同位置喷射不同的射流，从而收集形成不同排列的纳米纤维集合体。

Device for preparing nano fiber aggregate by electrostatic method

The utility model relates to a device for preparing nano fiber aggregate, which belongs to the field of electrostatic spinning. A device for electrostatic preparation of nano fiber assemblies, including a wire feeding device and the receiver, which is characterized in that the anode wire device is connected with the electrostatic generator, the cathode receiver is connected with an electrostatic generator or the ground, in a high voltage electrostatic field is formed between the wire and the receiver device, the negative receiver connected components with the electrostatic generator through the coaxial or zero line connected to the receiver end is provided with a connector, the coaxial connection component is connected with the connector of coaxial, the coaxial connecting component is connected with the output shaft of the motor. The device of the utility model puts forward that a plurality of nano fibers are arranged in different positions of the receiving surface by controlling the wire drawing device to reciprocate along the receiving surface of the receiver.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及静电纺丝的装置，尤其涉及静电法制备纳米纤维集合体的装置。
技术介绍
静电纺丝作为一种纳米纤维制造技术，主要是利用高压电场下，液滴变成锥形，形成泰勒锥，然后在静电力的作用下延伸，形成纳米级超细纤维。静电纺丝以其可纺材料种类繁多、工艺可控性好等优点，已成为当前制备纳米纤维材料的研究热点。基于目前对于静电纺丝的研究，认为静电纺丝的实质是快速产生喷射流，因此现在一系列对于静电纺丝的研究都主要集中于喷丝孔的结构形态对纤维成型的影响，具体体现在对于溶液或熔体的喷射针头的研究，如各种形状或型式的喷射针头，亦或是无针头的喷射筒或喷射装置等。或者是对于静电纺丝技术工业化的研究，如对于产生的纳米级超细纤维的收集方法等。如美国专利US6106913A中，利用气流沉积法将超细纤维引导到长丝上，经牵引卷绕形成高强力纳米纤维包芯纱；或者是中国专利CN201410280734.X中采用的动态旋转的喇叭形收集器，将超细纤维引导到长丝上及进行加捻的收集方法。在这些基于静电纺丝产生纳米超细纤维的产生方法和收集利用方法的研究中，前者主要研究的是利用不同的喷丝头或喷嘴产生不同形状的流体，均是采用收集板或接收板对产生的纤维进行收集；后者虽然对收集器或者接收器进行了改进，但是收集器就没有作为高压电场的组成部分，而是仅作为收集装置对在高压电场内产生的超细纤维进行收集。
技术实现思路
本技术提出了一种静电法制备纳米纤维集合体的装置，通过改变收集器或接收器进而影响高压电场，使高压电场具有不同的分布强度，再结合出丝装置的运动，能够形成不同分布或形式的纳米纤维集合体。技术方案一种静电法制备纳米纤维集合体的装置，包括出丝装置和接收器，其特征在于：所述出丝装置连接静电发生器的正极，所述接收器连接静电发生器的负极或接地，在出丝装置和接收器之间形成高压静电场，所述接收器通过同轴连接组件与静电发生器的负极或零线相连，接收器一端设置有接头，所述同轴连接组件与接头同轴相连，所述同轴连接组件连接转动电机输出轴。进一步，所述出丝装置设置在喷丝头臂前端，喷丝头臂由往复运动装置带动，实现沿接收器的接收面的往复运动。所述往复运动装置包括滑轨和滑板，喷丝头臂安装在滑板上，驱动电机安装在滑轨两侧，带动平行于滑轨并设置在滑轨上方的同步带，从而带动设置在同步带上的滑板，在滑轨上滑动，滑板带动喷丝头臂在滑轨上往复运动。在滑轨两端分别设置有位置可调的接近开关，用于检测滑板运动中的边缘位置，限定喷丝头臂往复运动的移动幅度。所述喷丝头臂采用多段臂，出丝装置与喷丝头臂前端、以及喷丝头臂各段臂之间均采用销轴连接，以实现相互转动，喷丝头臂后端也以销轴连接在往复运动装置上，能够使出丝装置停留在设定的位置，调节出丝装置与接收器之间的距离。进一步，还包括封闭式箱体，所述出丝装置和接收器设置在箱体内，箱体内主要为静电场区域，箱体内还设置有温湿度传感器和加热排风装置，用于调节箱体内部的温度、湿度和排风。所述箱体侧面开有箱体门，箱体门与箱体接触的地方设置有安全开关，用于控制箱体门开启的情况下所述静电发生器停止工作。所述箱体侧壁还设置有储液装置，所述储液装置包括多个独立的储液罐，各储液罐分别连接所述出丝装置的不同的喷丝头。所述储液装置采用机械驱动出液或者气动驱动出液。所述箱体底部设置有控制电柜，箱体侧面设置转动电机，控制电柜连接外接电源，控制电柜内设置有静电发生器及控制器，控制电柜内侧面设置有电缆履带，将连接线集束到电缆履带中，从控制电柜顶板后侧引出，分别连接至箱体内的装置和箱体侧面的装置上。有益效果本技术提供的静电法制备纳米纤维集合体的装置通过接收器的设置改变高压电场的强度或分布，从而控制带电液滴在高压电场内形成泰勒锥，以及在高压电场内后续的运动轨迹，能够形成特定要求的纳米纤维或者特定排列的纳米纤维，然后通过接收器与出丝装置的相对运动，使形成的特定纳米纤维或者特定排列的纳米纤维经过沉积或收集后形成具有特定种类或特定结构的纳米纤维集合体，或者通过控制出丝装置沿接收器的接收面往复运动，在接收面不同位置喷射不同的射流，从而收集形成不同排列的纳米纤维集合体；本技术的装置通过同轴连接组件连接接收器和高压静电发生器负极，使装置可以更换不同的接收器，从而可以根据需求的纳米纤维或纳米纤维集合体的结构和种类更换接收器，提高装置的通用性和适应性；本技术的装置中静电纺丝区域相对封闭，降低了环境影响，温湿度受控，使得制备的纳米纤维及纳米纤维集合体能符合要求，性能和排列稳定，且能实现连续制备。附图说明图1为本技术的出丝装置与接收器形成点对面分布的静电场的示意图；图2为本技术的出丝装置与接收器形成点对点分布的静电场的示意图；图3为本技术的出丝装置与接收器形成面对点分布的静电场的示意图；图4为本技术的出丝装置与接收器形成面对面分布的静电场的示意图；图5为本技术中采用牵引长丝连续制备纳米纤维集合体的示意图；图6为本技术的装置示意图，其中出丝装置采用点状出丝装置；图7为接收器安装在同轴连接组件上的示意图；图8为喷丝头架结构示意图；图9为出丝装置为喷丝板时，往复运动装置示意图；图10为图9的仰视示意图；图11为喷丝头臂的侧视示意图；图12为出丝装置为喷丝板时，箱体内出丝装置和接收器的设置示意图；图13为塔板式接收器示意图；图14为针板式接收器示意图；图15为锥形金属螺旋线接收器示意图。其中：1-封闭式箱体，2-控制电柜，3-接收器接头，4-安全开关，5-加热排风装置，6-储液装置，7-固定轴承架，8-喷丝头架，9-纳米纤维，10-静电发生器，11-磁眼，12-隔板底座，13-牵引长丝，14-丝架，15-卷绕装置，16-出丝装置，17-接收器，18-往复运动装置，19-转动电机，20-预处理装置，21-调节螺丝，22-空心轴，23-传动轴，24-轴承，25-接收器底板，26-接收器前端，181-驱动电机，182-喷丝头臂，183-销轴，184-同步带，185-滑轨，186-滑板，187-接近开关，81-喷丝头架，82-长连杆，83-短连杆，84-拉杆，85-回位弹簧，86-导向座，87-通孔星形把手。具体实施方式下面结合具体实施例和附图，对本技术进一步说明。基于泰勒提出的泰勒锥的电液运动模型，现在广泛的对于静电纺丝的研究均集中在对于溶液或熔体的喷射装置的研究或者是纤维收集装置的研究上，但是对于制备不同特性或不同结构要求的纳米纤维集合体，现在仍然是没有什么方法。本技术提出了通过改变作为静电场一部分的接收器，使高压电场在强度和分布上达到特定的要求，从而在带电液滴形成泰勒锥过程中，和在泰勒锥形成之后超过临界电荷密度，泰勒锥变得不稳定，形成射流喷射，及射流在电场中加速，直径变小，松弛形成超细纤维的这一系列运动过程中，影响带电液滴，形成特定形式的纳米超细纤维，且接收器作为收集装置，使纳米超细纤维按照一定排列和要求进行收集，形成特定分布的纳米纤维和特定结构的纳米纤维集合体。当接收器与出丝装置分别接在高压静电发生器的负极和正极上时，在接收器和出丝装置之间形成高压静电场，出丝装置连接的储液装置内的溶液或熔体在经过出丝装置的喷丝头前方的毛细管时，液滴已带电，且在接收器与出丝装置形成的静电场本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电法制备纳米纤维集合体的装置，包括出丝装置和接收器，其特征在于：所述出丝装置连接静电发生器的正极，所述接收器连接静电发生器的负极或接地，在出丝装置和接收器之间形成高压静电场，所述接收器通过同轴连接组件与静电发生器的负极或零线相连，接收器一端设置有接头，所述同轴连接组件与接头同轴相连，所述同轴连接组件连接转动电机输出轴。

【技术特征摘要】
1.一种静电法制备纳米纤维集合体的装置，包括出丝装置和接收器，其特征在于：所述出丝装置连接静电发生器的正极，所述接收器连接静电发生器的负极或接地，在出丝装置和接收器之间形成高压静电场，所述接收器通过同轴连接组件与静电发生器的负极或零线相连，接收器一端设置有接头，所述同轴连接组件与接头同轴相连，所述同轴连接组件连接转动电机输出轴。2.如权利要求1所述的静电法制备纳米纤维集合体的装置，其特征在于：所述出丝装置设置在喷丝头臂前端，喷丝头臂由往复运动装置带动，实现沿接收器的接收面的往复运动。3.如权利要求2所述的静电法制备纳米纤维集合体的装置，其特征在于：所述往复运动装置包括滑轨和滑板，喷丝头臂安装在滑板上，驱动电机安装在滑轨两侧，带动平行于滑轨并设置在滑轨上方的同步带，从而带动设置在同步带上的滑板，在滑轨上滑动，滑板带动喷丝头臂在滑轨上往复运动。4.如权利要求3所述的静电法制备纳米纤维集合体的装置，其特征在于：在滑轨两端分别设置有位置可调的接近开关，用于检测滑板运动中的边缘位置，限定喷丝头臂往复运动的移动幅度。5.如权利要求2所述的静电法制备纳米纤维集合体的装置，其特征在于：所述喷丝头臂采用多段臂，出丝装置与喷丝头臂前端、以及喷丝头臂各段臂之间均采用销轴连接，以实现相互转动，...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳世鑫，辛斌杰，刘岩，陈卓明，张雪波，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，莱州市电子仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31