一种新型等离子体静电纺丝机制造技术

本实用新型专利技术属于纺织设备技术领域，公开了一种新型等离子体静电纺丝机，添加了DBD装置，突出二者电场的独立性，使得静电纺丝过程不受其它影响，保证对静电纺丝的均匀处理；此外该实用新型专利技术能实时对纺丝进行处理，在纺丝纤维还未成型时令等离子体充分与纺丝液接触，使纺丝纤维在纳米量级时即受到处理，处理范围由以往的纺丝表面扩展到纺丝的内部。本实用新型专利技术仅调节等离子体源参数或气体的压强、成分、浓度来改变活性粒子的组分与浓度，可处理多种静电纺丝纤维；控制变量更为容易，可变量较为明晰，易于实现重复试验，同样易于控制变量进行探究性试验；便于实现对不同要求的静电纺丝进行处理。

A New Type of Plasma Electrospinning Machine

【技术实现步骤摘要】
一种新型等离子体静电纺丝机
本技术属于纺织设备
，尤其涉及一种新型等离子体静电纺丝机。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：随着纳米技术的发展，纳米纤维的需求量逐渐增大，静电纺丝法是一种有前景的制备纳米纤维的方法。采用等离子体处理纳米纤维将会增加纳米纤维表面的极性和亲水性，利于后续应用。因此使用等离子体处理纳米纤维是一种环保高效的方法。由于等离子体穿透能力有限，处理纺织成型后的材料往往只能对纳米材料表面进行改性，对于一些三维材料特别是医用骨架材料并不能达到要求。如果能在纳米材料纺织的过程中发同时对纳米丝进行表面改性，则将大大利于厚度较大的材料性能改性。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)以往设计的处理静电纺丝纤维的等离子体装置电场并不均匀，会改变静电纺丝机的电场分布，影响纳米纤维的收集和性能；同时其产生的等离子体种类较为单一，处理不同放电纤维时需要重新设计等离子体装置。因此需要设计一种能在保证静电纺丝性能的前提下等离子体能均匀分布、能产生多种等离子体并充分与纤维接触的一体化装置。(2)以往设计的处理静电纺丝纤维的等离子体装置电场畸变严重,尖端放电等离子体容易转化为电弧放电，与纺丝液直接接触极易破坏纺丝材料。(3)等离子体构造受针环对称结构和尺寸的限制，只能进行小面积纺织，不利于实际使用。(4)以往设计的处理静电纺丝纤维的等离子体装置需要脉冲调制高压交流电源，价格较为昂贵。解决上述技术问题的意义：通过本技术设计的新型等离子体静电纺丝机可以在不影响静电纺丝过程的情况下，在垂直于纺丝电场的方向产生大面积的可控等离子体，不仅能在纺丝阶段对纳米丝进行材料改性，同时可以根据需求通过相应的官能团气体，通过等离子体的活化作用在纳米丝表面进行官能团嫁接，从而实现大面积的三维材料改性。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术提供了一种新型等离子体静电纺丝机。在静电纺丝泰勒锥的垂直方向添加一种网状DBD等离子体发生器，在保证二者电场互不干扰的同时通过调节等离子体装置的功率以及气体组分、浓度等参数在纳米量级对材料进行整体改性，以克服材料纺织成型后等离子体改性穿透深度不强的影响。本技术是这样实现的，一种新型等离子体静电纺丝机，所述新型等离子体静电纺丝机包括：介质阻挡放电DBD装置，用于静电纺丝处理；介质阻挡放电DBD装置包括：DBD装置外侧电极、DBD装置内侧网状电极、DBD装置介质层；DBD装置介质层为空心圆柱体；DBD装置外侧电极、DBD装置内侧网状电极均为圆形电极并紧贴DBD装置介质层；DBD装置外侧电极的内壁附有环形的DBD装置介质层，DBD装置介质层与圆形的介质阻挡放电DBD装置的负极接触；DBD装置内侧网状电极为网状结构，用于等离子体在网表面产生，使等离子体分布均匀；介质阻挡放电DBD装置的电场与静电纺丝机的电场垂直。进一步，DBD装置介质层外部包覆有DBD装置底板；DBD装置底板上通过螺栓旋拧有通气管；通气管与DBD装置介质层内部的放电腔体相通。进一步，通气管连通有DBD发生器；DBD发生器通过导线连接DBD电源。进一步，DBD电源通过导线分别连接收集板、注射器；注射器下部喷出的纺丝液输送到DBD装置介质层为放电腔体，进行纺丝。进一步，DBD电源还通过导线连接DBD装置外侧电极、DBD装置内侧网状电极。进一步，DBD装置外侧电极、DBD装置内侧网状电极均为铜、铝或其余导电金属。DBD电源为高压交流、高压脉冲多种供电电源。等离子体为放电气体，为空气、氮气、氦气、氩气中的一种或几种的混合气体。可根据实际需要混入少量的官能团气体，通过等离子体放电将其电离活化并接入纺丝纤维中。综上所述，本技术的优点及积极效果为：本技术提出的一体化的新型静电纺丝机，同样适用于通过等离子体进行改性的一系列装置。该专利技术在垂直于静电纺丝电场的方向设计了能大面积均匀放电的DBD装置，所产生的等离子体活性高且不产生电弧，使得静电纺丝过程不受其它影响，保证对静电纺丝的均匀处理；此外该专利技术能实时对纺丝进行处理，在纺丝纤维还未成型时令等离子体充分与纺丝液接触，使纺丝纤维在纳米量级时即受到处理，处理范围由以往的纺丝表面扩展到纺丝的内部；同时该专利技术可以仅通过调节等离子体源参数或气体的压强、成分、浓度来改变活性粒子的组分与浓度，可处理多种静电纺丝纤维，如使用空气放电时，在功率密度低于0.4W/cm-2～0.6W/cm-2时，此装置主要产生臭氧以及臭氧和NOX的混合；而在功率密度高于0.6W/cm-2时，主要产生活性的NOX抑菌成分，在纺织三维持久的抗菌材料上具有极大的优势；同时，该设计还可以通过通入适量的官能团气体进行放电，等离子体使得官能团活化并嫁接至纤维丝，使得材料性能更强；此外该专利技术控制变量更为容易，可变量较为明晰，易于实现重复试验，同样易于控制变量进行探究性试验。便于实现对不同要求的静电纺丝进行处理。附图说明图1是本技术实施例提供的介质阻挡放电DBD装置图。图中：1、DBD装置外侧电极；2、DBD装置内侧网状电极；3、DBD装置介质层。图2是本技术实施例提供的静电纺丝机接线结构示意图。图中：1、DBD装置外侧电极；2、DBD装置内侧网状电极；3、DBD装置介质层；4、DBD装置底板；5、通气管；6、螺栓。图3是本技术实施例提供的实验装置结构图。图中：1、DBD装置外侧电极；2、DBD装置内侧网状电极；3、DBD装置介质层；7、注射器；8、纺丝液；9、静电纺丝机高压电源；10、DBD电源；11、收集板。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。在静电纺丝泰勒锥的垂直方向添加一种网状等离子体发生器，在保证二者电场互不干扰的同时通过调节等离子体装置的功率以及气体组分、浓度等参数在纳米量级对材料进行整体改性，以克服材料纺织成型后等离子体改性穿透深度不强的影响。下面结合具体分析对本技术作进一步描述。本技术实施例提供的新型等离子体静电纺丝机对纺丝纤维的处理方法对纺丝纤维的处理方法包括：利用垂直于泰勒锥方向的介质阻挡放电装置产生的等离子体对静电纺丝纤维进行处理，使纺丝纤维在还未凝结时就受到等离子体的处理来实现纺丝纤维的表面改性。电极可以为铜制、铝制或其余导电金属制。高压电源可以为交流、脉冲等多种形式。介质阻挡放电装置的尺寸可调。放电气体可以为空气、氮气、氦气、氩气或以上几种的混合气体。等离子体放电功率独立可调。静电纺丝液在等离子体区域处理的时间与长度均可调。本技术设计一种包含全范围、均匀的处理静电纺丝的介质阻挡放电(DBD)装置的新型静电纺丝机，用于静电纺丝处理。处理静电纺丝的介质阻挡放电DBD装置，介质为空心圆柱体，两电极均为圆形电极并紧贴介质，即外侧电极的内壁附有环形的介质，介质内侧与圆形的DBD负极接触。DBD内侧电极为网状结构，等离子体将在网表面产生，以保证等离子体分布均匀。此时DBD装置的电场与静电纺丝机的电场垂直，即DBD装置产生的电场不会干扰静电纺丝。DBD放电产生的等离子体将会向上扩散与纺丝液接触从而对纺丝进行处理，即纺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型等离子体静电纺丝机，其特征在于，所述新型等离子体静电纺丝机包括：介质阻挡放电DBD装置，用于静电纺丝处理；介质阻挡放电DBD装置包括：DBD装置外侧电极、DBD装置内侧网状电极、DBD装置介质层；DBD装置介质层为空心圆柱体；DBD装置外侧电极、DBD装置内侧网状电极均为圆形电极并紧贴DBD装置介质层；DBD装置外侧电极的内壁附有环形的DBD装置介质层，DBD装置介质层与圆形的介质阻挡放电DBD装置的负极接触；DBD装置内侧网状电极为网状结构，用于等离子体在网表面产生，使等离子体分布均匀；介质阻挡放电DBD装置的电场与静电纺丝机的电场垂直。

【技术特征摘要】
1.一种新型等离子体静电纺丝机，其特征在于，所述新型等离子体静电纺丝机包括：介质阻挡放电DBD装置，用于静电纺丝处理；介质阻挡放电DBD装置包括：DBD装置外侧电极、DBD装置内侧网状电极、DBD装置介质层；DBD装置介质层为空心圆柱体；DBD装置外侧电极、DBD装置内侧网状电极均为圆形电极并紧贴DBD装置介质层；DBD装置外侧电极的内壁附有环形的DBD装置介质层，DBD装置介质层与圆形的介质阻挡放电DBD装置的负极接触；DBD装置内侧网状电极为网状结构，用于等离子体在网表面产生，使等离子体分布均匀；介质阻挡放电DBD装置的电场与静电纺丝机的电场垂直。2.如权利要求1所述的新型等离子体静电纺丝机，其特征在于，DBD装置介质层外部包覆有DBD装置底板；D...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊紫兰，陈星宇，陆晨，邹振平，韩睿，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42