高效过滤纳米纤维膜制备装置制造方法及图纸

高效过滤纳米纤维膜制备装置，涉及静电纺丝装置。设有立柱、三轴座、光轴、丝杠、滑块、丝杠轴承、直线轴承、垂架、横向喷头、第1供液泵、固定板、光电编码器、支撑柱、连接架、联轴器、伺服电机、电机座、横架、纵向喷头、第2供液泵、高压电源、圆形收集板、直流电机和主控板，所述横向喷头和纵向喷头均由盖板、喷嘴板和隔壁板组成。通过引入多喷嘴和喷头数量批量化纺丝提高纳米纤维产量，通过引入不同内径喷嘴阵列制备不同直径的纳米纤维从而扩大其直径分布的宽度；通过两个不同内径喷嘴阵列的纺丝喷头的正交运动以及圆形收集板的旋转运动进行制备和沉积纳米纤维，提高纳米纤维膜的均匀性，收集的纳米纤维膜各个局部具有高的直径分布宽度。

Preparation of high efficiency filter nanofiber film

A device for preparing highly effective filtration nanofiber membrane relates to an electrospinning device. There are column, three axle seat, optical axis, screw, slider, screw bearing, linear bearing, vertical frame, horizontal nozzle, first supply liquid pump, fixed plate, photoelectric encoder, support column, connecting frame, coupling, servo motor, motor seat, horizontal frame, vertical nozzle, second supply liquid pump, high voltage power supply, circular collection board, DC electric power. The transverse nozzle and the longitudinal nozzle are composed of a cover plate, a nozzle plate and a partition board. By introducing multiple nozzles and nozzles to increase the output of nanofibers, the width of the diameter of nanofibers is expanded by introducing different inner diameter nozzles arrays to the diameter of the nanofibers. The orthogonal motion of the spinning nozzle with two different inner diameter nozzle arrays and the rotation of the circular collection plate are made. Preparation and deposition of nanofibers enhance the uniformity of nanofibrous membranes, and the nanofiber films collected locally have high diameter distribution width.

【技术实现步骤摘要】
高效过滤纳米纤维膜制备装置
本专利技术涉及静电纺丝装置，尤其是涉及具有不同内径喷嘴阵列纺丝喷头制备高均匀性和高直径分布宽度纳米纤维膜的高效过滤纳米纤维膜制备装置。
技术介绍
纳米技术作为一种改变未来的技术，被许多国家作为科技战略研发的重点。纳米纤维的制备和应用作为纳米技术的一项分支，具有很高的研究潜力和广泛的应用前景。目前纳米纤维主要的制备方法有模板合成、拉伸法、微相分离、自组装、静电纺丝等，其中静电纺丝法具有装置简单、方便操控、能连续产生纳米纤维和生产效率相对较高等优势成为制备纳米纤维的主流，国内外有许多研究所和课题组进行静电纺丝发制备纳米纤维的相关研究。传统的静电纺丝方法主要利用具有微细溶液通道的喷嘴在注射泵的定量供液下产生溶液溢出形成悬滴，悬滴在高压电源的作用下极化产生电荷，并且电荷在高压电源的电场中受力，带动溶液克服表面张力进行运动形成射流，射流在空间电场中受力进行不稳定的鞭动细化，最终形成纳米纤维进行沉积。静电纺丝法制备的纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高、通透性高等特性，凭其优越特性可以广泛地应用到化学催化、过滤材料、微电子、传感器、新型复合材料、生物组织工程和自清洁表面等领域。其中静电纺丝制备的纳米纤维膜作为过滤材料可以排除大部分的杂质得到纯净的溶液，在目前水资源污染严重的情况下更需要高效率高阻隔性的过滤材料的需求。研究表明，纳米纤维膜的过滤效率取决于纳米纤维的直径和纳米纤维直径分布的宽度等，在一定范围内随着纳米纤维的直径减小其膜的过滤效率提高，随着纳米纤维直径分布宽度的增大其膜的过滤效率提高。传统的静电纺丝利用单喷嘴进行纳米纤维制备，产量和效率均很低，并且其直径分布范围相对较小；并且在静电纺丝的工艺中，影响纳米纤维直径的主要工艺参数有输入电压、供液速率、极间距、溶液浓度以及喷嘴内径等等，在大规模批量化制备纳米纤维时通过改变喷嘴内径控制纳米纤维直径分布是最简单有效的一种方式。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种高均匀性、高直径分布宽度的高效过滤纳米纤维膜制备装置。本专利技术设有立柱、三轴座、光轴、丝杠、滑块、丝杠轴承、直线轴承、垂架、横向喷头、第1供液泵、固定板、光电编码器、支撑柱、连接架、联轴器、伺服电机、电机座、横架、纵向喷头、第2供液泵、高压电源、圆形收集板、直流电机和主控板，所述横向喷头和纵向喷头均由盖板、喷嘴板和隔壁板组成；所述立柱可采用方形柱状零件，所述支撑柱包括横向支柱和纵向支柱，横向支柱和纵向支柱作为整个装置的支架，横向支柱和纵向支柱平行安装于两侧；所述三轴座设有2个，一个三轴座固定安装于立柱上方，另一个三轴座固定安装于连接架上方，并且连接架固定安装于支撑柱上，2个三轴座安装位置相互对称平行；三轴座上有三个直线分布的通孔，两条光轴的两端分别与2个三轴座的两个外侧通孔固定连接，形成双轴导轨；所述丝杠两端分别与2个三轴座的中心通孔通过轴承铰接安装；所述滑块上的3根直线分布通孔位置与三轴座一致，2个直线轴承安装于滑块的两侧通孔，丝杠轴承安装于滑块的中间通孔，滑块通过直线轴承和丝杠轴承分别与光轴和丝杠连接，共同构成三轴的传动机构；所述丝杠的其中一段通过联轴器与伺服电机连接，通过伺服电机驱动丝杠传动，带动丝杠轴承沿着双轴导轨进行横向直线运动，伺服电机通过电机座固定安装于连接架上。通过伺服电机和横向的传动机构组成横向传动系统；同理，横向传动系统由2个三轴座、2个光轴、直线轴承、丝杠、丝杠轴承、滑块、联轴器、伺服电机及电机座组成，所述横向传动系统以相同的连接方式与纵向传动系统垂直并且沿着纵向安装于支撑柱上，纵向传动系统安装位置稍低于横向传动系统，其中，纵向传动系统中的三轴座和电机座均与支撑柱固定安装。本专利技术提供的纺丝喷头主要由盖板、喷嘴板和隔离板组成，其中喷嘴板由金属材料加工制造，盖板和隔离板由绝缘材料加工制造；喷嘴板上设有凹槽和喷嘴直线阵列，凹槽的两端设有进液孔；盖板与喷嘴板的凹槽连接构成溶液槽，隔离板与喷嘴板配合连接，通过隔离板包覆喷嘴板的外侧及其各个喷嘴外侧，可以有效降低各个喷嘴之间的静电抑制作用，并且隔离的带电的喷嘴板，提高了装置的安全性；喷嘴直线阵列的数量可为2～50个，喷嘴之间的间距可为5～20mm；其中喷嘴内径设计为不同尺寸实现静电纺丝纳米纤维的不同直径控制，通过一系列沿着一个方向顺序递增的喷嘴内径参数实现沉积纳米纤维膜直径分布宽度的提高，其中喷嘴内径大小可为30μm～300μm，递增的幅度控制为10μm～30μm，当喷嘴的内径越小，递增幅度越小，所沉积的纳米纤维膜的平均直径越小，并且膜的精细度越高。所提供的垂架安装于横向传动系统的滑块上，横架安装于纵向传动系统的滑块上；通过安装于垂架上与横向传动系统连接的纺丝喷头为横向纺丝喷头，通过安装于横架上与纵向传动系统连接的纺丝喷头为纵向纺丝喷头，横向纺丝喷头和纵向纺丝喷头安装于同一高度。横向纺丝喷头和纵向纺丝喷头分别连接第1供液泵和第2供液泵实现纺丝溶液以一定的流速供给，高压电源正极分别连接横向纺丝喷头和纵向纺丝喷头的喷嘴板实现高压电供给；通过第1供液泵和第2供液泵的独立供液，在纺丝喷头的溶液槽分流作用下，分流至各个喷嘴形成悬滴，在高压电场作用下形成射流，进行纳米纤维制备和沉积。本专利技术提供的圆形收集板为导电材料制成，并且可靠接地；圆形收集板一端通过联轴器与直流电机连接，通过直流电机驱动圆形收集板进行旋转运动；圆形收集板安装于横向纺丝喷头和纵向纺丝喷头正下方，其中横向纺丝喷头和纵向纺丝喷头的运动路径为正交的圆形轴线，轴线间的交点与圆形收集板的圆心处于同一竖直方向，并且初始安装时横向纺丝喷头和纵向纺丝喷头从圆形收集板边缘至中心方向的喷嘴内径一个为等幅减小一个为等幅增加；所提供的光电编码器有两个，分别通过联轴器与两个丝杠同轴连接，并与主控板电连接，反馈丝杠的运动信息从而控制滑块在丝杠中的运动位置，从而反馈横向纺丝喷头和纵向纺丝喷头的运动位置，随时根据其运动位置进行调整和控制，光电编码器通过固定板与三轴座固定连接；两个伺服电机和直流电机分别与主控板连接，通过两个伺服电机的驱动，是丝杠带动和丝杠轴承连接的滑块沿着双轴导轨方向运动，带动通过垂架和横架分别与两个滑块连接的横向纺丝喷头和纵向纺丝喷头进行正交的直线运动；通过光电编码器反馈两个纺丝喷头的位置信息并调整初始运动位置时初始运动位置时两个纺丝喷头一个位于圆形收集板边缘，一个位于圆形收集板圆心处正上方，两个纺丝喷头以一定的运动速度沿着其导轨和圆形收集板轴线的方向来回运动并进行纺丝，极限位置为圆形收集板的边缘，运动过程中由光电编码器确定并反馈两个纺丝喷头的实时位置；结合直流电机驱动圆形收集板的旋转运动，并且两个纺丝喷头的安装具有对称性，所以不同内径喷嘴能分别运动至圆形收集板的不同位置进行纺丝，使得圆形收集板上的各个局部位置均能沉积不同内径喷嘴制备的不同直径的纳米纤维，一方面能提高纳米纤维直径的分布宽度，一方面可以提高纳米纤维膜的均匀性。本专利技术通过引入多喷嘴和喷头数量批量化纺丝提高纳米纤维产量，通过引入不同内径喷嘴阵列制备不同直径的纳米纤维从而扩大其直径分布的宽度；通过两个不同内径喷嘴阵列的纺丝喷头的正交运动以及圆形收集板的旋转运动进行制备和沉积纳米纤维，提高纳米纤维膜的均匀性，使所收集的纳米纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
高效过滤纳米纤维膜制备装置，其特征在于设有立柱、三轴座、光轴、丝杠、滑块、丝杠轴承、直线轴承、垂架、横向喷头、第1供液泵、固定板、光电编码器、支撑柱、连接架、联轴器、伺服电机、电机座、横架、纵向喷头、第2供液泵、高压电源、圆形收集板、直流电机和主控板；所述横向喷头和纵向喷头均由盖板、喷嘴板和隔壁板组成；所述支撑柱包括横向支柱和纵向支柱，横向支柱和纵向支柱作为整个装置的支架，横向支柱和纵向支柱平行安装于两侧；所述三轴座设有2个，一个三轴座固定安装于立柱上方，另一个三轴座固定安装于连接架上方，并且连接架固定安装于支撑柱上，2个三轴座安装位置相互对称平行；所述丝杠两端分别与2个三轴座的中心通孔通过轴承铰接安装；所述滑块上的3根直线分布通孔位置与三轴座一致，2个直线轴承安装于滑块的两侧通孔，丝杠轴承安装于滑块的中间通孔，滑块通过直线轴承和丝杠轴承分别与光轴和丝杠连接，共同构成三轴的传动机构；伺服电机通过电机座固定安装于连接架上，通过伺服电机和横向的传动机构组成横向传动系统；横向传动系统由2个三轴座、2个光轴、直线轴承、丝杠、丝杠轴承、滑块、联轴器、伺服电机及电机座组成，所述横向传动系统与纵向传动系统垂直并且沿着纵向安装于支撑柱上。...

【技术特征摘要】
1.高效过滤纳米纤维膜制备装置，其特征在于设有立柱、三轴座、光轴、丝杠、滑块、丝杠轴承、直线轴承、垂架、横向喷头、第1供液泵、固定板、光电编码器、支撑柱、连接架、联轴器、伺服电机、电机座、横架、纵向喷头、第2供液泵、高压电源、圆形收集板、直流电机和主控板；所述横向喷头和纵向喷头均由盖板、喷嘴板和隔壁板组成；所述支撑柱包括横向支柱和纵向支柱，横向支柱和纵向支柱作为整个装置的支架，横向支柱和纵向支柱平行安装于两侧；所述三轴座设有2个，一个三轴座固定安装于立柱上方，另一个三轴座固定安装于连接架上方，并且连接架固定安装于支撑柱上，2个三轴座安装位置相互对称平行；所述丝杠两端分别与2个三轴座的中心通孔通过轴承铰接安装；所述滑块上的3根直线分布通孔位置与三轴座一致，2个直线轴承安装于滑块的两侧通孔，丝杠轴承安装于滑块的中间通孔，滑块通过直线轴承和丝杠轴承分别与光轴和丝杠连接，共同构成三轴的传动机构；伺服电机通过电机座固定安装于连接架上，通过伺服电机和横向的传动机构组成横向传动系统；横向传动系统由2个三轴座、2个光轴、直线轴承、丝杠、丝杠轴承、滑块、联轴器、伺服电机及电机座组成，所述横向传动系统与纵向传动系统垂直并且沿着纵向安装于支撑柱上。2.如权利要求1所述高效过滤纳米纤维膜制备装置，其特征在于所述三轴座上设有3个直线分布的通孔，两条光轴的两端分别与2个三轴座的两个外侧通孔固定连接，形成双轴导轨。3.如权利要求1所述高效过滤纳米纤维膜制备装置，其特征在于所述丝杠的其中一段通过联轴器与伺服电机连接，通过伺服电机驱动丝杠传动，带动丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑高峰，姜佳昕，陈冬阳，柳娟，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35