制备三维结构纤维的气泡纺丝装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种制备三维结构纤维的气泡纺丝装置，包括用于盛放纺丝液的贮液池、通过导气管与所述贮液池连接以使得纺丝液表面形成气泡的通气机构、与所述贮液池连接的高压供电机构、设置在所述贮液池一侧且接地以与所述贮液池之间形成电场的接收机构；所述接收机构为呈螺旋状的金属弹簧，于所述接收机构的高度方向上，所述金属弹簧的直径自下而上逐渐减小。通过在贮液池的一侧设置有接收机构，该接收机构呈螺旋状的金属弹簧，于金属弹簧的高度方向上，其自下而上直径逐层递减且与喷丝头之间形成电场，使得纤维在电场的作用下从螺旋状的接收机构的最外侧向最里侧逐层跃进，最终堆积形成具有较为立体的纤维膜。

Bubble spinning device for preparing three-dimensional structure fiber

【技术实现步骤摘要】
制备三维结构纤维的气泡纺丝装置
本技术涉及一种制备三维结构纤维的气泡纺丝装置，属于静电纺丝

技术介绍
静电纺丝纳米纤维膜具有高孔隙率、纳米到微米级孔尺寸、高透气性等特点，当前静电纺丝技术已经成为制备纳米纤维的重要技术，在医疗卫生、过滤材料、能源材料方面具有广泛应用。但是传统的单针静电纺丝技术仍具有纺丝速度慢、产量低等缺点。气泡静电纺丝装置是一种新型的制备纳米纤维的纺丝装置，这种装置经过加入气体改变液面的表面张力，装置内部为可导电的的锥形铜管，外部为不导电的聚合物。液面是覆盖与锥形铜管顶端。在高压静电的作用下，溶液内部气泡由中间向外部扩散至喷丝头边缘受电场力拉伸形成泰勒锥，当电压施加到一定的程度时，形成无数泰勒锥，纤维的产量比单针静电纺产量较高，但此装置纺丝时产生的射流角度较大，难以控制。研究发现，传统的纳米纤维收集装置大多为平板收集或者滚筒收集，纤维大多呈平铺型无序二维堆集结构，其结构较大地限制了纤维膜的应用，如应用于生物支架、组织工程、太阳能电池等材料时，三维立体结构的纤维膜较二维纤维膜具有较大的应用优势与应用前景。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种制备三维结构纤维的气泡纺丝装置，其通过设置有呈螺旋状的接收机构且与贮液池之间形成电场，使得纤维在电场的作用下从螺旋状的接收机构的最外侧向最里侧逐层跃进，最终堆积形成具有较为立体的纤维膜。为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种制备三维结构纤维的气泡纺丝装置，包括用于盛放纺丝液的贮液池、通过导气管与所述贮液池连接以使得纺丝液表面形成气泡的通气机构、与所述贮液池连接的高压供电机构、设置在所述贮液池一侧且接地以与所述贮液池之间形成电场的接收机构；所述接收机构为呈螺旋状的金属弹簧，于所述接收机构的高度方向上，所述金属弹簧的直径自下而上逐渐减小。进一步地，所述金属弹簧包括若干个弹簧圈，于所述接收机构的高度方向上，每两个相邻所述弹簧圈之间的直径差相等。进一步地，所述直径差范围为5-30cm。进一步地，每两个相邻所述弹簧圈之间的距离相等。进一步地，所述锥形部与所述接收机构的制作材料为导电金属。进一步地，所述气泡纺丝装置还包括设置在所述接收机构远离所述贮液池一侧的电机，所述电机通过连接件与所述接收机构连接，所述连接件的材料为绝缘材料。进一步地，所述接收机构设置在所述贮液池的正上方。进一步地，所述气泡纺丝装置还包括用以给所述贮液池提供纺丝液的恒流供液机构，所述恒流供液机构通过导液管与所述贮液池连接。进一步地，所述气泡纺丝装置还包括防溢液机构，所述防溢液机构具有自其表面向内凹陷的凹槽，所述贮液池设置在所述防溢液机构内。进一步地，所述贮液池内设置有锥形部，所述导气管伸入至所述贮液池内与所述锥形部连接。本技术的有益效果在于：通过将贮液池与通气机构连接且在贮液池的一侧设置有接收机构，该接收机构呈螺旋状的金属弹簧，于金属弹簧的高度方向上，其自下而上直径逐层递减且每层金属弹簧皆与喷丝头之间形成电场；通气机构向贮液池中通入气体以在纺丝液表面形成气泡，贮液池的中间气泡的数量大于贮液池边缘的气泡数量，在电场的作用下，贮液池中间的气泡形成的射流速度较快且数量多，堆积于金属弹簧的顶层，贮液池边缘的气泡形成的射流速度慢且数量少，逐渐向金属弹簧的下层扩散；通过将接收机构与电机连接，电机旋转带动接收机构旋转，形成的纳米纤维逐层堆集在接收机构上且在离心率的作用下以形成均匀立体的三维结构的纳米纤维膜，操作简单且方便。使得纤维在电场的作用下从螺旋状的接收机构的最外侧向最里侧逐层跃进，最终堆积形成具有较为立体的纤维膜。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为技术的制备三维结构纤维的气泡纺丝装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。请参见图1，本技术的一较佳实施例中的制备三维结构纤维的气泡纺丝装置，包括用于盛放纺丝液的贮液池2、通过导气管与所述贮液池2连接以使得纺丝液表面形成气泡的通气机构10、与所述贮液池2连接的高压供电机构4、设置在所述贮液池2一侧且接地以与所述喷丝头之间形成电场的接收机构3，所述贮液池内设置有锥形部11，所述锥形部11上方盛放有纺丝液，所述导气管伸入至所述贮液池2内与所述锥形部11的中心连接以给纺丝液注入气体使得液面产生气泡。所述锥形部11与所述接收机构3的制作材料为导电金属。在本实施例中，所述锥形部11与接收机构3的材料皆为导电金属，所述导电金属为铜。诚然，在其他实施例中，所述导电金属也可为铁等其他导电金属，根据实际情况而定，在此不做具体限定。所述锥形部11与接收机构3的导电金属可以设置相同，也可不同设置，根据实际情况而定。所述贮液池2与所述高压供电机构4的正极连接，所述高压供电机构提供的电压范围为30KV-60KV，以使得气泡破裂形成射流。所述气泡纺丝装置还包括设置在所述接收机构3远离所述贮液池2一侧的电机9，所述电机9旋转以带动所述接收机构3旋转。所述电机9通过连接件8与所述接收机构3连接，所述连接件8的材料为绝缘材料，以防止电机9对纺丝过程产生影响。所述气泡纺丝装置还包括防溢液机构5，所述防溢液机构5具有自其表面向内凹陷的凹槽，所述贮液池2设置在所述防溢液机构5内。所述防溢液机构5的高度小于所述贮液池2的高度，凹槽的直径大于所述贮液池2的直径，以防止贮液池2中的液体流至地面，从而造成浪费。所述气泡纺丝装置还包括用以给所述贮液池2提供纺丝液的恒流供液机构1，所述恒流供液机构1通过导液管6与所述贮液池2连接。在本实施例中，所述接收机构3设置在所述贮液池2的正上方，以使得所述贮液池2中的射流7更好的收集在接收机构3上。所述接收机构3为呈螺旋状的金属弹簧，于所述接收机构3的高度方向上，所述金属弹簧的直径自下而上逐渐减小。所述金属弹簧包括若干个弹簧圈，于所述接收机构3的高度方向上，每两个相邻的弹簧圈之间的直径差相等，所述直径差范围为5-30cm。诚然，该直径差范围也可为其他，根据实际情况而定，在此不做具体限定。每两个相邻的弹簧圈之间的距离相等。螺旋状的金属弹簧相当于施加对个圆环以对纤维的分散进行约束，从而使纤维呈三维立体结构堆集。制备三维结构纤维的气泡纺丝装置的工作过程为：打开恒流供液机构1并控制其供流速度，使得贮液池2中的液面刚到覆盖所述贮液池2的表面且不溢出的临界状态。打开通气装置10，通入气流，该气流的流速正好使气流大于液面表面张力，从而在液面上形成一定大小的气泡。与此同时，打开高压供电机构4，使得贮液池2与接收机构3之间形成电场。通气机构10向贮液池2中通入气体以在纺丝液表面形成气泡，贮液池2的中间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备三维结构纤维的气泡纺丝装置，其特征在于，包括用于盛放纺丝液的贮液池、通过导气管与所述贮液池连接以使得纺丝液表面形成气泡的通气机构、与所述贮液池连接的高压供电机构、设置在所述贮液池一侧且接地以与所述贮液池之间形成电场的接收机构；所述接收机构为呈螺旋状的金属弹簧，于所述接收机构的高度方向上，所述金属弹簧的直径自下而上逐渐减小。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备三维结构纤维的气泡纺丝装置，其特征在于，包括用于盛放纺丝液的贮液池、通过导气管与所述贮液池连接以使得纺丝液表面形成气泡的通气机构、与所述贮液池连接的高压供电机构、设置在所述贮液池一侧且接地以与所述贮液池之间形成电场的接收机构；所述接收机构为呈螺旋状的金属弹簧，于所述接收机构的高度方向上，所述金属弹簧的直径自下而上逐渐减小。


2.如权利要求1所述的制备三维结构纤维的气泡纺丝装置，其特征在于，所述金属弹簧包括若干个弹簧圈，于所述接收机构的高度方向上，每两个相邻所述弹簧圈之间的直径差相等。


3.如权利要求2所述的制备三维结构纤维的气泡纺丝装置，其特征在于，所述直径差范围为5-30cm。


4.如权利要求2所述的制备三维结构纤维的气泡纺丝装置，其特征在于，每两个相邻所述弹簧圈之间的距离相等。


5.如权利要求1所述的制备三维结构纤维的气泡纺丝装置，其特征在于，所述气泡纺丝装置还包括设置在所述接收机构远离所述贮...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹静，徐岚，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32