一种自动给料式熔体静电纺丝装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自动给料式熔体静电纺丝装置，包括储料装置、送料装置、热融纺丝装置。储料装置设置于送料装置进料口的上方，储料装置用于存放聚合物线材原料；进料口的下方设置有齿轮和滚轮，聚合物线材原料夹在齿轮和滚轮的啮合面之间向下移动。热融纺丝装置设置于齿轮和滚轮的啮合面的正下方，热融纺丝装置包括加热器、高压电源和收集盘，加热器的上部设有进料斗，加热器的下部设有锥形喷头，进料斗和锥形喷头连通收集盘设置于锥形喷头下方；高压电源的正极与收集盘电连接，高压电源的负极与金属的锥形喷头电连接并接地。本发明专利技术使聚合物线材即熔即纺，避免气泡和分子链断裂，保障了聚合物的物理特性，提升了纺丝的效率和品质。

【技术实现步骤摘要】
一种自动给料式熔体静电纺丝装置
本专利技术涉及静电纺丝的
，特别是涉及一种自动给料式熔体静电纺丝装置。
技术介绍
静电纺丝技术是制备一维纳米纤维材料最简单的方法之一，近几年越来越多的受到科研机构的青睐，在静电纺丝设备和纺丝应用方面获得了长足的发展。静电纺丝技术主要分为溶液静电纺丝和熔体静电纺丝，其中溶液静电纺丝由于设备简单且更加容易的获得纳米量级的纤维而受到更多人的研究，但是由于其自身存在的溶剂污染和纤维强度低的问题，工业化生产的过程中遇到一定的阻力。熔体静电纺丝虽然设备复杂一些，但是其不存在溶剂污染问题，并且纤维强度比较高，已经逐渐成为静电纺丝技术的主要研究方向，如公开号为：CN106283220A，公开日为：20170104的中国专利技术专利：一种热气流辅助双静电场静电纺丝装置，提出了一种在双电场和热气流的辅助下实现可控地制备高效率静电纺长纤维方法；授权公告号为：CN102839431B，授权公告日为：20141210的中国专利技术专利：熔体静电纺丝法批量生产纳米纤维装置及工艺，也提出了一种能够快速大规模制备超细纳米纤维的设备；授权公告号为：CN103215662B，授权公告日为：20150708的中国专利技术专利：一种间断式离心熔体静电纺丝装置，提出在电场力和离心力的共同作用下，实现了静电纺丝纤维的超细化，纺丝效率也得到进一步提升。通过行业分析以及检索专利发现现有熔体静电纺丝技术进料方式大都都是以聚合物颗粒为原料，加热后变为流体，通过螺杆推进或者注射器挤压方式从喷头流出，但这些方式仍有以下缺点：1、颗粒母料熔化后流体内部极易产生大量气泡，容易使纺丝中断；2、待纺的聚合物需要长时间整体加热并且一直处于流体状态，极易使聚合物分子链断裂，影响纺丝纤维的物理特性；3、无法精确控制纺丝速率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自动给料式熔体静电纺丝装置，以解决上述现有技术存在的问题，使聚合物线材即熔即纺，避免气泡和分子链断裂，保障了聚合物的物理特性，提升了纺丝的效率和品质。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种自动给料式熔体静电纺丝装置，包括储料装置、送料装置、热融纺丝装置；所述送料装置上方设置有进料口，所述储料装置设置于所述进料口上方，所述储料装置用于存放聚合物线材原料；所述进料口的下方设置有齿轮和滚轮，所述聚合物线材原料夹在所述齿轮和滚轮的啮合面之间，所述齿轮能够驱动所述聚合物线材原料向下移动；所述热融纺丝装置设置于所述齿轮和滚轮的啮合面的正下方，所述热融纺丝装置包括加热器、高压电源和收集盘，所述加热器的上部设有进料斗，所述加热器的下部设有锥形喷头，所述进料斗和所述锥形喷头连通所述收集盘设置于所述锥形喷头下方；所述聚合物线材原料能够通过所述进料斗进入所述加热器，并由所述锥形喷头射出；所述锥形喷头和所述收集盘均为金属材质，所述高压电源的正极与所述收集盘电连接，所述高压电源的负极与所述锥形喷头电连接并接地。优选的，所述储料装置包括料盘架，所述聚合物线材原料成盘状设置于料轴上，所述料轴设置于所述料盘架上。优选的，所述送料装置包括框架，所述进料口设置于所述框架的上方，所述滚轮与一支架的一端转动连接，所述支架的另一端与所述框架铰接，所述支架与所述框架之间设置有一弹簧。优选的，所述齿轮与一步进电机的转轴连接，所述步进电机固定于所述框架上，所述步进电机与步进电机控制器连接。优选的，所述框架的下方设有通孔，所述进料斗设置于所述通孔中。优选的，所述加热器包括金属块和温控器，所述金属块内设置有加热棒和温度感应器，所述加热棒和所述温度感应器分别与所述温控器连接。优选的，所述加热棒为陶瓷加热棒。优选的，所述进料斗为陶瓷的圆柱筒。本专利技术还涉及一种自动给料式熔体静电纺丝装置的使用方法，先进行准备工作：将直径为1.5-3mm的聚合物线材原料在料盘架上缠绕成盘状，一根所述聚合物线材原料盘成一盘；将加热器的温度调整至150℃-300℃之间，并根据温控器显示进行预热；设置步进电机控制器控制步进电机的转速，使齿轮的线速度为3-15mm/min；开启高压电源；再将所述聚合物线材原料从进料口放入至齿轮和滚轮的啮合面之间，步进电机带动齿轮转动，进而扯动所述聚合物线材原料下移；当所述聚合物线材原料下移至进料斗中，经过预热好的加热器开始熔化，进而在高压电源的静电场作用下，熔融的所述聚合物线材原料经过劈裂、拉伸形成纺丝射流，由锥形喷头喷射而出，纺丝射流在空气中经过细化、降温后，沉积在收集盘上，形成纳米纤维膜；30min后停止纺丝，先关闭步进电机控制器，待熔融的所述聚合物线材原料射流完后，关闭高压电源和温控器，纺丝结束。优选的，所述高压电源的电压为25-35kV，所述加热器的预热时间为10-15min。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术的自动给料式熔体静电纺丝装置，以聚合物线材为原料，聚合物线材送入加热器中，在锥形喷头处实现即熔即纺，这样能够既保证熔融的聚合物流体内没有气泡产生，又能使聚合物熔化后在很短的时间内形成纺丝，最大限度保持了原聚合物的物理特性，极大的提升了纺丝的效率和品质。此外，本专利技术通过调节步进电机的速度，能实现精确的喷丝速度控制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术自动给料式熔体静电纺丝装置的结构示意图；图2为本专利技术自动给料式熔体静电纺丝装置中送料装置的结构示意图；图3为本专利技术自动给料式熔体静电纺丝装置中加热器的结构示意图；图4为本专利技术中ABS电纺纤维膜的扫描电子显微镜(SEM)照片；图5为本专利技术中PLA电纺纤维膜的SEM照片；图6为本专利技术中PCL电纺纤维膜的SEM照片；其中：1-料盘架，2-进料口，3-框架，4-齿轮，5-负极，6-高压电源，7-正极，8-收集盘，9-聚合物线材原料，10-支架，11-弹簧，12-滚轮，13-加热器，14-纺丝射流，15-纳米纤维膜，16-步进电机，17-步进电机控制器，18-金属块，19-进料斗，20-锥形喷头，21-加热棒，22-温度感应器，23-温控器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种自动给料式熔体静电纺丝装置，以解决现有技术存在的问题，使聚合物线材即熔即纺，避免气泡和分子链断裂，保障了聚合物的物理特性，提升了纺丝的效率和品质。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1至图6所示：本实施例提供了一种自动给料式熔体静电纺丝装置，包括储料装置、送料装置、热融纺丝装置。送料装置上方设置有进料口2，储料装置设置于进料口2上方，储料装置用于存放聚合物线材原料9。具体的，储料装置包括料盘架1，聚合物线材原料9成盘状设置于料轴上，料轴设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动给料式熔体静电纺丝装置，其特征在于：包括储料装置、送料装置、热融纺丝装置；所述送料装置上方设置有进料口，所述储料装置设置于所述进料口上方，所述储料装置用于存放聚合物线材原料；所述进料口的下方设置有齿轮和滚轮，所述聚合物线材原料夹在所述齿轮和滚轮的啮合面之间，所述齿轮能够驱动所述聚合物线材原料向下移动；所述热融纺丝装置设置于所述齿轮和滚轮的啮合面的正下方，所述热融纺丝装置包括加热器、高压电源和收集盘，所述加热器的上部设有进料斗，所述加热器的下部设有锥形喷头，所述进料斗和所述锥形喷头连通所述收集盘设置于所述锥形喷头下方；所述聚合物线材原料能够通过所述进料斗进入所述加热器，并由所述锥形喷头射出；所述锥形喷头和所述收集盘均为金属材质，所述高压电源的正极与所述收集盘电连接，所述高压电源的负极与所述锥形喷头电连接并接地。

【技术特征摘要】
1.一种自动给料式熔体静电纺丝装置，其特征在于：包括储料装置、送料装置、热融纺丝装置；所述送料装置上方设置有进料口，所述储料装置设置于所述进料口上方，所述储料装置用于存放聚合物线材原料；所述进料口的下方设置有齿轮和滚轮，所述聚合物线材原料夹在所述齿轮和滚轮的啮合面之间，所述齿轮能够驱动所述聚合物线材原料向下移动；所述热融纺丝装置设置于所述齿轮和滚轮的啮合面的正下方，所述热融纺丝装置包括加热器、高压电源和收集盘，所述加热器的上部设有进料斗，所述加热器的下部设有锥形喷头，所述进料斗和所述锥形喷头连通所述收集盘设置于所述锥形喷头下方；所述聚合物线材原料能够通过所述进料斗进入所述加热器，并由所述锥形喷头射出；所述锥形喷头和所述收集盘均为金属材质，所述高压电源的正极与所述收集盘电连接，所述高压电源的负极与所述锥形喷头电连接并接地。2.根据权利要求1所述的自动给料式熔体静电纺丝装置，其特征在于：所述储料装置包括料盘架，所述聚合物线材原料成盘状设置于料轴上，所述料轴设置于所述料盘架上。3.根据权利要求1所述的自动给料式熔体静电纺丝装置，其特征在于：所述送料装置包括框架，所述进料口设置于所述框架的上方，所述滚轮与一支架的一端转动连接，所述支架的另一端与所述框架铰接，所述支架与所述框架之间设置有一弹簧。4.根据权利要求3所述的自动给料式熔体静电纺丝装置，其特征在于：所述齿轮与一步进电机的转轴连接，所述步进电机固定于所述框架上，所述步进电机与步进电机控制器连接。5.根据权利要求3所述的自动给料式熔体静电纺丝装置，其特征在于：所述框架的下方设有通孔，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘术亮，潘柏宇，
申请(专利权)人：青岛诺康环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37