本发明专利技术属于静电纺丝技术领域，本发明专利技术提供了一种凸轮驱动线网型静电纺丝装置及其使用方法。本发明专利技术提供的凸轮驱动线网型静电纺丝装置包括以下部件：供电单元、线网型喷头、纤维接收装置、凸轮单元、供液单元；各部件的位置及连接关系如下：线网型喷头任意一端与供电单元连接，另一端与凸轮单元连接；线网型喷头安装在供液单元上；纤维接收装置位于线网型喷头的正上方。本发明专利技术提供的凸轮驱动线网型静电纺丝装置可诱导溶液在线网平面上均匀分布，调控射流的密度和射流的分布位置，从而提高纳米纤维的直径细度和直径分布均匀性。直径细度和直径分布均匀性。直径细度和直径分布均匀性。
【技术实现步骤摘要】
一种凸轮驱动线网型静电纺丝装置及其使用方法
[0001]本专利技术涉及静电纺丝
，尤其涉及一种凸轮驱动线网型静电纺丝装置及其使用方法。
技术介绍
[0002]由静电纺丝技术制备的聚合物纳米纤维具有直径小、长径比高、比表面积大和尺寸形貌可调控等优良特性，在个体防护、能源储存、环境保护和生物医药等领域具有巨大的应用优势和应用潜力。目前，静电纺丝技术被公认为最具有工业化应用价值的纳米纤维生产技术，相对于模板合成和自组装等技术来说，该技术具有装置简单，操作方便，适用面广泛，可经济有效的连续制备长纤维等优点。
[0003]静电纺丝技术是指溶液或熔体在高压静电场下形成泰勒锥，当电场力足够强大使得液滴克服表面张力后拉伸细化产生射流，射流劈裂、旋转鞭动并挥发自身溶剂，最后固化并沉积在接收板上得到纤维的过程。传统的针头式静电纺丝生产效率较低，且针头易堵塞难清洗，通过多针排列进行大规模生产纳米纤维时容易出现针头间电场干扰问题。
[0004]基于自由液面的无针头式静电纺丝技术是可实现宏量生产纳米纤维的途径之一。同时，无针式静电纺丝技术因其可通过设计喷头形式巧妙地避免针头易堵塞和电场干扰的优势备受关注。当前国内外研究者们提出过气泡静电纺丝、凹槽式、锯齿式等一些无针静电纺丝装置用以生产纳米纤维。专利号为201510650659.6的中国专利公布了一种多孔柔性管无针静电纺丝装置，采用液压装置进料，使用多孔弹性管与蛇皮金属软管相结合的复合柔性管作为射流喷射器，该装置解决了传统针头易堵塞的问题，但是柔性管上的小孔容易弹动使溶液射流方向稳定性差，对纤维的形貌和直径的控制也存在一定的局限性。专利号为201210177134.1的中国专利公开了一种气泡静电纺丝装置，通过在贮液池中设置喷气管，通过喷气作用在溶液表面形成大量气泡而进一步实现纺丝的效果。但是气泡在电场力作用下破裂大小不均，表面自组织形成泰勒锥和射流分布位置较难控制，纤维直径分布较宽且需要的纺丝电压较高。
[0005]因此，如何提供一种能够有效调控泰勒锥和射流分布密度，进而控制纤维成形稳定和均匀性的静电纺丝装置成为了本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种凸轮驱动线网型静电纺丝装置及其使用方法，其目的是解决目前批量化静电纺丝技术中存在纺丝操作电压大、射流密度分布调控难、纤维直径大且均匀性较差等技术问题。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种凸轮驱动线网型静电纺丝装置，包括以下部件：供电单元、线网型喷头、纤维接收装置、凸轮单元、供液单元；
[0009]各部件的位置及连接关系如下：线网型喷头任意一端与供电单元连接，另一端与
凸轮单元连接；线网型喷头安装在供液单元上；纤维接收装置位于线网型喷头的正上方。
[0010]进一步的，所述线网型喷头由多根金属线阵列组合而成，所述金属线的数量为2～16；
[0011]所述线网型喷头为矩形线网型喷头、矩形
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焊接球珠线网型喷头和圆形
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焊接球珠线网型喷头中的一种，其中矩形
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焊接球珠线网型喷头和圆形
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焊接球珠线网型喷头中的金属线包含金属球珠，金属线的材质包含铜、铝和铁中的一种或几种，金属线的直径为1～10mm；金属线的粗糙度Ra为0.2～1.6；金属球珠的材质为低碳钢金属，金属球珠的直径为1～5mm；
[0012]所述线网型喷头的面积为10～10000cm2。
[0013]进一步的，所述凸轮单元包含凸轮推杆和凸轮；所述凸轮推杆和凸轮的材质独立的为不导电塑料；所述凸轮推杆的截面为矩形，其中，短边的长度为2～10mm，长边的长度为10～100mm；所述凸轮为盘形凸轮。
[0014]进一步的，所述供电单元包含高压静电发生器；所述纤维接收装置包含接收电极板、接收辊子、无纺布和电机，其中，无纺布平铺缠绕于接收辊子上，接收电极板位于上下两层无纺布中间位置，接收棍子有两根，其中一根接收辊子的一端连接电机，另一端连接接地线；所述供液单元包含储液槽、蠕动泵和供液装置。
[0015]进一步的，所述储液槽的材质为聚四氟乙烯；
[0016]所述接收电极板为导电金属，接收辊子材质为不导电绝缘材料；
[0017]所述接收辊子的直径为20～200mm。
[0018]本专利技术提供了上述凸轮驱动线网型静电纺丝装置的使用方法，包括以下步骤：
[0019]S1、调整线网型喷头与纤维接收装置之间的纺丝距离，调节纤维接收装置的转速；
[0020]S2、将纺丝溶液装入供液单元；
[0021]S3、启动凸轮单元，使线网型喷头上下往复做规律运动；
[0022]S4、启动供电单元，调节电压，即得到静电纺丝纳米纤维。
[0023]进一步的，所述步骤S1中，纺丝距离为10～15cm，纤维接收装置的转速为100～1000r/min。
[0024]进一步的，所述步骤S2中，纺丝溶液为聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液的质量分数为8～12％。
[0025]进一步的，所述步骤S3中，规律运动为等速运动、等加速运动、等减速运动和简谐运动中的一种。
[0026]进一步的，所述步骤S4中，供电单元的电压为
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2～60kV。
[0027]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0028]1、本专利技术采用的凸轮驱动线网型纺丝喷头，通过凸轮运动机构驱动线网型喷头做有规律的上下往复运动，可调控喷头浸渍在储液槽纺丝溶液中的时长，上升和降落的速度和加速度以及喷头运动至顶处的停留时间，进而控制纺丝成形的稳定性和产量；
[0029]2、本专利技术采用的线网型纺丝喷头诱导溶液在线网平面上均匀分布，可调控射流的密度和射流的分布位置，从而提高纳米纤维的直径细度和直径分布均匀性；
[0030]3、本专利技术与现有纺丝技术相比，提高了单位长度和单位时间的纤维生产效率，实现了稳定、连续、均匀地制备纳米纤维，并且可批量化生产。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例1～3所使用的凸轮驱动线网型静电纺丝装置示意图，其中，1为储液槽，2为高压静电发生器，3为线网型喷头，4为电机，5为无纺布，6为接收电极板，7为接收辊子，8为凸轮推杆，9为凸轮，10为蠕动泵，11为供液装置；
[0032]图2为不同形式的线网型喷头示意图，其中，(a)为矩形线网型喷头，(b)为矩形
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焊接球珠线网型喷头，(c)为圆形
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焊接球珠线网型喷头，12为金属球珠；
[0033]图3为凸轮的运动规律示意图。
具体实施方式
[0034]本专利技术提供了一种凸轮驱动线网型静电纺丝装置，包括以下部件：供电单元、线网型喷头、纤维接收装置、凸轮单元、供液单元；
[0035]各部件的位置及连接关系如下：线网型喷头任意一端与供电单元连本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种凸轮驱动线网型静电纺丝装置，其特征在于，包括以下部件：供电单元、线网型喷头、纤维接收装置、凸轮单元、供液单元；各部件的位置及连接关系如下：线网型喷头任意一端与供电单元连接，另一端与凸轮单元连接；线网型喷头安装在供液单元上；纤维接收装置位于线网型喷头的正上方。2.根据权利要求1所述的凸轮驱动线网型静电纺丝装置，其特征在于，所述线网型喷头由多根金属线阵列组合而成，所述金属线的数量为2～16；所述线网型喷头为矩形线网型喷头、矩形
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焊接球珠线网型喷头和圆形
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焊接球珠线网型喷头中的一种，其中矩形
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焊接球珠线网型喷头和圆形
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焊接球珠线网型喷头中的金属线包含金属球珠，金属线的材质包含铜、铝和铁中的一种或几种，金属线的直径为1～10mm；金属线的粗糙度Ra为0.2～1.6；金属球珠的材质为低碳钢金属，金属球珠的直径为1～5mm；所述线网型喷头的面积为10～10000cm2。3.根据权利要求1或2所述的凸轮驱动线网型静电纺丝装置，其特征在于，所述凸轮单元包含凸轮推杆和凸轮；所述凸轮推杆和凸轮的材质独立的为不导电塑料；所述凸轮推杆的截面为矩形，其中，短边的长度为2～10mm，长边的长度为10～100mm；所述凸轮为盘形凸轮。4.根据权利要求3所述的凸轮驱动线网型静电纺丝装置，其特征在于，所述供电单元包含高压静电发生器；所述纤维接收...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓青，梁家豪，谢文玉，蔡业彬，黄敏，李长刚，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：
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