本发明专利技术提供了一种聚合物溶液静电纺丝组件、装置和方法，所述纺丝组件包括，第一电极、与所述第一电极相对放置的第二电极以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的喷涂机构，其中，所述第一电极为平板电极，所述喷涂机构用于向所述第一电极表面喷涂溶液，所述喷涂机构带有平板和刮刀。由于使用面积较大的第一电极，可以形成大面积的纺丝区域，大大提高了纺丝效率。喷涂机构中的平板用于涂平新喷涂的纺丝液，刮刀可以去除前一次纺丝残余的旧溶液而避免新旧溶液混合，提高了成丝质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚合物纳米材料制备技术，更具体地说，涉及一种。
技术介绍
静电纺丝技术是制备聚合物纳米材料的有效方法，可以获得直径在几十纳米至几百纳米的一维纤维。相比常规纤维，纳米纤维具有更高的高孔隙率和比表面积。这使得静电纺丝技术在过滤领域得到了广泛的研究和应用。常见的单针头静电纺丝设备主要由高电压源、纺丝泵、纺丝针头和收集板等部件组成。通过高压电源，在纺丝针头和收集板之间形成了高压静电场，纺丝针头出口处的聚合物溶液液滴在静电场的作用下，形状会变成锥形，成为“泰勒锥”。随着电场力的增加，“泰勒锥”逐渐变尖，当锥顶角达到一个临界值后，锥顶表面分子受到足够大的电场力来克服溶液的表面张力，聚合物溶液从锥顶喷射出来，形成喷射流。电场力使射流拉伸数千倍至数百万倍，射流的直径随之减小到几个微米到十几个纳米。随着溶剂挥发，所得的纤维最终杂乱无章地分布在收集板上，形成纳米纤维无纺布。在单针头的静电纺丝方法中，纺丝效率很低(一般纺丝液的流速为0.l-10mL/h),无法满足工业生产对生产效率的要求。公开号为CN1962966 (公开日2007年5月16日)的专利申请文件公开了一种多针头静电纺丝方法，可以对单针头纺丝进行放大。其缺点在于纺丝效率受限于针头的数量，且针头易被堵塞，在工业生产中将导致不稳定，且极难清理。公开号为CN1849418A(公开日2006年10月18日)的专利申请文件公开了一种圆柱形的轴对称纺丝电极，其一部分浸入纺丝液，纺丝电极与对电极形成静电场，通过该电极绕其对称轴旋转，将纺丝液连续地供应到静电场中，达到连续纺丝的目的。这一专利技术，很好地解决了针头纺丝量小、且多针头之间电场互相影响的问题。而该专利技术的圆柱形纺丝电极需要一个较大的溶液池，以使圆柱形电极可以在其中自由旋转而将溶液不断供入电场。该专利技术的缺点在于圆柱形的电极在旋转过程中，将纺丝后剩余的旧溶液直接带入溶液池和新溶液混合，这将极大地影响整个溶液池的聚合物溶液性质，加速了池中溶液的老化，影响纺丝产品质量。具体原因如下:纺丝后的旧溶液与新溶液浓度不同，混合后会影响溶液浓度，而溶液浓度和纳米纤维的直径、结构和性能有直接联系，溶液浓度的异常将带来纳米纤维产品的不稳定；旧溶液与空气中的水蒸气接触，溶液性质改变，再和新溶液混合，同样会影响纺丝质量；旧溶液已被电极极化而部分老化，与新溶液混合将使新溶液老化。公开号为CN101755079A (公开日为2010年6月23日)的专利申请文件公布了一种在缆线上施加液相基质的纺丝方法，在该方法引入了液相基质施加和去除的机构，相比专利申请CN1849418A (公开日2006年10月18日)的圆柱电极的纺丝方法解决了新旧溶液混合带来了的纳米纤维产品质量问题。该专利技术的不足在于纺丝所用缆线因直径小，处于静电场中的纺丝区域位于缆线的上表面的一部分，这使得纺丝区域面积过小，导致纺丝效 率较低。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种，以解决聚合物溶液静电纺丝设备纺丝区域面积过小而导致的纺丝效率较低的问题。本专利技术第一个方面提供了一种聚合物溶液静电纺丝组件，包括:第一电极、与所述第一电极相对放置的第二电极以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的喷涂机构，其中，所述第一电极为平板电极，所述喷涂机构用于向所述第一电极表面喷涂溶液。 进一步地，所述喷涂机构在平行于所述第一电极的平面上移动。进一步地，所述喷涂机构在平行于所述第一电极的平面上移动的速率范围为2-30厘米/秒。进一步地，所述喷涂机构包括位于靠近所述第一电极侧的平行设置的喷管和平板，其中，所述喷管的长度方向平行于第一电极所在的平面，所述喷管的管壁上具有用于向所述第一电极喷涂溶液的开口，所述平板和所述第一电极表面之间存在间隙。进一步地，所述喷管的截面为圆形、椭圆形或多边形。进一步地，所述开口包括若干个喷嘴。进一步地，所述开口包括若干个小孔。进一步地，所述开口为沿着所述喷管长度方向的狭缝。进一步地，所述狭缝的长度与喷管的长度相等。进一步地，所述喷涂机构还包括与所述喷管平行设置的用于去除所述第一电极表面上溶液的刮刀，所述喷管位于所述平板和所述刮刀之间。进一步地，所述第一电极的表面形状为多边形，所述多边形的边长尺寸在5 2000毫米之间，或者所述第一电极的表面形状为圆形，所述圆形的直径在5 2000毫米之间。进一步地,所述第一电极的材质为金属材料、合金材料或表面具有金属镀层的非金属材料。进一步地，所述喷涂机构的材质为绝缘材料。本专利技术的第二个方面提供了一种聚合物溶液静电纺丝装置，包括:电源、纤维收集部件、蓄液容器以及连接蓄液容器和喷涂机构的连通部件，还包括至少一个纺丝组件、所述纺丝组件采用本专利技术第一个方面所述的任一纺丝组件结构，所述收集部件位于所述第一电极和所第二电极之间。本专利技术的第三个方面提供了一种聚合物溶液静电纺丝方法，包括:向第一电极表面喷涂溶液，喷涂在所述第一电极表面上的溶液在静电场的作用下，形成纤维，其中，所述第一电极和相对放置的第二电极之间形成静电场，且所述第一电极为平板电极。进一步地，所述向第一电极表面喷涂溶液之后，还包括，刮平喷涂在所述第一电极表面上的溶液，使其形成一层厚度均匀的溶液层。进一步地，所述向第一电极表面喷涂溶液之前，还包括，去除所述第一电极表面上的剩余溶液。进一步地，还包括，收集形成的纤维。本专利技术提供的一种，可以大幅提高纺丝效率。其中纺丝组件中的第一电极为平板电极，其电极表面为面积较大的平面。通过喷涂机构将聚合物溶液喷涂在第一电极的表面上，该第一电极和与其相对放置的对电极第二电极通电后形成纺丝区域，喷涂在第一电极表面上的溶液在静电场的作用下纺丝，形成纳米纤维。由于第一电极的面积较大，所以形成的纺丝区域的面积也较大，能够克服现有技术中由于纺丝区域的面积过小而限制了纺丝效率的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，图中相同的标记表示相同的部件，显而易见地，下面描述中的附图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它附图。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1 (I)是本专利技术实施例一的纺丝组件的结构示意图；图1 (2)是本专利技术实施例一的示意图1 (I)的A向视图；图2、图3、图4、图5是喷管的结构示意图；图6是本专利技术实施例二的纺丝组件的结构示意图；图7是本专利技术实施例三的纺丝装置结构示意图；图8是本专利技术实施例四的纺丝方法流程图；图9和图10是纳米纤维的电镜图。附图标记:01:第一电极；02:喷涂机构；21:喷管；211:小孔;211，:贯穿的狭缝；211”:间断的子狭缝；211’’’:喷嘴；22:平板；23:刮刀；24:平板与第一电极之间的间隙；03:第二电极；04:高压电源；05:纤维收集部件；06:蓄液容器；07:连通部件；08:生成的纤维。具体实施例方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚合物溶液静电纺丝组件，其特征在于，包括，第一电极、与所述第一电极相对放置的第二电极以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的喷涂机构，其中，所述第一电极为平板电极，所述喷涂机构用于向所述第一电极表面喷涂溶液。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，
申请(专利权)人：王雷，
类型：发明
国别省市：
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