一种静电纺丝方法技术

本分案申请涉及一种静电纺丝方法,属于静电纺丝领域,要点是：由PLC对舵机进行相应控制，PLC通过接口电路控制安装于Z轴运动平台上的舵机的摆动从而使得喷射针头随舵机摆动，高压电源的正电场连接到针头上，舵机的摆动，使喷射针头位置发生变化，静电场发生偏移，纺丝纤维的形态发生变化，舵机以固定周期进行摆动，喷射针头与极板之间形成一个有规律变化的电场，在变化的电场与静电拉力的作用下，纺丝纤维的直径发生变化，以改变纳米纤维的形貌，效果是：将空间位置移动装置与改变纳米纤维的形状的装置集成，避免过多线路加入该空间内，使得位置多维改变与纳米纤维形状改变可以在同一设备实现。

A method of electrostatic spinning

This application relates to an electrostatic spinning method, which belongs to the field of electrostatic spinning, is on the steering gear of corresponding control by PLC, swing PLC steering control is installed on the Z axis movement on the platform through the interface circuit and the injection needle with the rudder swinging, positive electric field high voltage power supply connected to the needle, the steering gear swing. The injection needle position changes, electrostatic field shift, fiber shape change and steering swing at fixed intervals, a regular changes of the electric field is formed between the needle and plate injection in electric field and electrostatic force changes under the effect of fiber diameter change, to change the morphology of nano fiber the result is: the space position of the mobile device and the device to change the shape of nano fiber integration, to avoid too many lines into the space, making a Multidimensional change and nanofiber shape change can be realized on the same device.

【技术实现步骤摘要】
一种静电纺丝方法本申请为申请号2017100246594、申请日2017-01-13、专利技术名称“静电纺丝设备、纺丝方法及其应用”的分案申请。
本专利技术属于静电纺丝领域，涉及一种静电纺丝设备及其控制系统和方法，特别是进行静电纺丝时所用的喷射装置。
技术介绍
近年来，随着纳米材料技术的飞速发展，纳米纤维技术已成为纤维科学的前沿和研究热点。目前制备纳米纤维的主要方法有拉伸法、模板法、自组装法和静电纺丝法。静电纺丝即聚合物喷射静电拉伸纺丝法，是一种制备超细纤维的重要方法。静电纺丝法是目前唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法，是一种简单而又灵活的纳米纤维加工方法，这一技术的核心是使带电荷的高分子溶液或溶体在静电场中流动与变形，然后经溶剂蒸发或熔体冷却而固化，于是得到纤维状物质。相比其他技术来说静电纺丝技术具有设备简单、成本较低，操作性强、高效等优点。随着静电纺丝技术研究进入快速发展阶段，静电纺丝装置的研究步入实验型装置研究阶段。出现了面向实验室所用的实验型静电纺丝装置，现有的静电纺丝装置中的喷射装置多数是固定的，调节不方便，喷头的高度等需要人工调整，实验过程中出现针头堵塞等需要人工查看，影响实验效率，缺少相应的实时监测环节以及自动调整系统，影响纳米纤维的制备效率。因此，设计和开发多功能静电纺丝装置将是未来静电纺丝技术发展中的重要方向。静电纺丝过程中，往往需要改变纳米纤维的形状，特别是对于纳米纤维的直径，往往需要通过改变电场来实现，这就会相应增加电路装置或设备，占用本来已拥挤的纺丝内部空间，增加过多的成本。这样的设备，如果想要改变纤维形状，受空间和走线的限制，往往就不能实现多维度的灵活位置控制了。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出如下技术方案，可以既能改变纳米纤维的形状，又能实现位置多维控制：一种静电纺丝设备，包括静电纺丝喷射装置、运动调节装置，所述运动调节装置使静电纺丝喷射装置的喷射针头于空间坐标系中运动；且静电纺丝喷射装置的喷射针头被舵机支撑，舵机随运动调节装置在竖直方向移动。所述运动调节装置，包括X轴丝杠导轨、Y轴丝杠导轨和Z轴丝杠导轨及各导轨对应的步进电机，所述Z轴丝杠导轨沿Y轴丝杠导轨滑动，且Y轴丝杠导轨沿X轴丝杠导轨滑动。所述静电纺丝喷射装置，包括液体推进装置、喷射针头、喷射针头支架，所述推进装置包括一丝杠导轨、位于丝杠导轨上的推进挡块、注射器和夹紧装置；夹紧装置为一固定挡块，且具有固定注射器的凹槽，注射器的推进杆固定于推进挡块上，所述推进挡块是该丝杠导轨上的滑块，所述的注射器与喷射针头由导管连通，喷射针头安装在喷射针头支架上，所述喷射针头支架连接于所述舵机上，由舵机带动摆动。所述注射器为多组，所述喷射针头支架上具有多个容置喷射针头的喷射针头孔。所述的静电纺丝设备还包括收集装置，其是主要由滚筒和电机组成的滚筒式纤维收集装置，收集装置由电机驱动以转动，该收集装置与所述喷射针头连接同一高压电源。所述的静电纺丝设备还包括工业相机和控制装置，控制装置主要由上位机、交换机、PLC与工业相机通信，工业相机用于采集喷射针头状态图像，并将其传输至上位机，上位机接收图像并对比，判断该工业相机采集到的图像中是否具有球状液滴图像以识别喷射针头状态；交换机用于上位机、人机界面、PLC之间的通信；PLC通过步进电机控制器对X轴、Y轴、Z轴步进电机控制，以对喷射装置与接收装置的位置调节；PLC控制推进装置的步进电机以对液体推进速度控制；PLC通过接口电路控制安装于Z轴运动平台上的舵机的摆动。一种静电纺丝方法，使用上述的静电纺丝设备以进行静电纺丝。一种静电纺丝方法，在控制装置的人机界面中进行相应参数的设置，以由PLC对各电机、舵机进行相应控制，PLC通过步进电机控制器对X轴、Y轴、Z轴步进电机控制，对喷射装置与接收装置的位置进行调节，PLC控制推进装置的步进电机以对液体推进速度控制，PLC通过接口电路控制安装于Z轴运动平台上的舵机的摆动从而使得喷射针头随舵机摆动，高压电源的正电场连接到针头上，舵机的摆动，使喷射针头位置发生变化，静电场发生偏移，纺丝纤维的形态发生变化，舵机以固定周期进行摆动，喷射针头与极板之间形成一个有规律变化的电场，在变化的电场与静电拉力的作用下，纺丝纤维的直径发生变化，以改变纳米纤维的形貌。纺丝过程中，工业相机采集喷射针头状态图像，并将其传输至上位机，上位机接收图像并对比，判断该工业相机采集到的图像中是否具有球状液滴图像以识别喷射针头状态，当纺丝针头堵塞时，控制液体推进压力排除针头堵塞，且控制器重新调整工作电压以及环境温湿度形成一个新的平衡的工作状态；PLC外扩模拟量模块连接温、湿度传感器以对纺丝环境信息采集，并由继电器对相应执行机构的动作控制以对环境状态的监测与调控。一种舵机在静电纺丝中改变纤维形貌的应用。有益效果：由上述方案，专利技术人发现，对于电场的改变，找到了另一个方向，即使用机械摆动，使喷射针头位置发生变化，静电场发生偏移，从而使纺丝纤维的形态发生变化，可以在不增加改变电场的电路装置，极大节省了纺丝内部空间和成本，且克服了空间的限制，将空间位置移动装置与改变纳米纤维的形状的装置集成，避免过多线路加入该空间内，使得位置多维改变与纳米纤维形状改变可以在同一设备实现。附图说明图1为本专利技术所述静电纺丝设备的结构示意图。图2为本专利技术的控制装置的结构框图。其中：1.喷射针头，2.舵机，3.喷射针头支架，4.丝杠导轨，5.推进挡块，6.注射器，7.夹紧装置，8.导管，9.步进电机，10.滚筒，11.电机，12.高压电源，13.工业相机。具体实施方式实施例1：一种静电纺丝设备，解决现有静电纺丝设备中喷头位置需要人工调整的弊端，也进一步解决了纺丝喷头需要人工监测是否堵塞的弊端，作为更进一步的效果：实现了静电纺丝过程的自动化和智能化。设备主要应用步进电机、丝杠导轨以及舵机实现了喷射装置与接收装置的位置可调，以及喷头支架的左右摆动，实现了纺丝喷头的多方位、多角度的调整。并借助工业相机实现了喷射状态的监测，能够有效提高纺丝纤维的质量以及满足纤维的多种形态要求。专利技术人在经过大量改进性实验时发现，针头舵机在控制器的控制下以一定周期(经验值一般6秒钟左右，频率跟具体溶液有关)进行摆动。针头与极板之间形成一个有规律变化的电场。在变化的电场与静电拉力的作用下，纺丝纤维的直径发生变化。同时收集板上纤维分布更加均匀，方便后续煅烧。高压电源的正电场连接到针头上，舵机一摆动的话，针头位置就发生变化，静电场就发生偏移了,纺丝纤维的形态就发生变化了。专利技术人发现通过改变电场可以改变纤维的形状，但是如果在电路方向上探索，使用改变电场的电学装置，会占用过多的空间，且势必接入很多线路，使得本专利技术想要进行多维位置控制的想法不能实现，为了克服这一缺陷，决定将位置控制和纤维形状控制在设备结构上进行结合。为此，提出如下一种静电纺丝设备，主要由静电纺丝喷射装置、液体推进装置、收集装置、高压电源、工业相机以及控制装置组成。静电纺丝喷射装置由步进电机和丝杠导轨构成的X、Y、Z三轴运动装置以及由固定于Z轴滑动导轨上的舵机构成的喷头支架旋转装置；静电纺丝喷射装置主要实现根据不同工艺要求实现喷射针头位置的自动调整，以及在进行喷丝过程中根据不同的参数要求实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电纺丝方法，其特征在于，由PLC对舵机进行相应控制，PLC通过接口电路控制安装于Z轴运动平台上的舵机的摆动从而使得喷射针头随舵机摆动，高压电源的正电场连接到针头上，舵机的摆动，使喷射针头位置发生变化，静电场发生偏移，纺丝纤维的形态发生变化，舵机以固定周期进行摆动，喷射针头与极板之间形成一个有规律变化的电场，在变化的电场与静电拉力的作用下，纺丝纤维的直径发生变化，以改变纳米纤维的形貌。

【技术特征摘要】
1.一种静电纺丝方法，其特征在于，由PLC对舵机进行相应控制，PLC通过接口电路控制安装于Z轴运动平台上的舵机的摆动从而使得喷射针头随舵机摆动，高压电源的正电场连接到针头上，舵机的摆动，使喷射针头位...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宝春，孙炎辉，杨亚宁，丁纪峰，
申请(专利权)人：大连民族大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21