專利名稱：多孔氣泡靜電紡絲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紡絲設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及ー種可高效制備納米纖維的多孔氣泡靜電紡
絲裝置。
背景技術(shù)：
靜電紡絲技術(shù)是目前制備超細(xì)纖維和納米纖維最直接也是最基本的方法之一，由靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維具有超高的比表面積、極大長(zhǎng)徑比、高表面活性、優(yōu)越的機(jī)械 性能(高強(qiáng)高韌)等特點(diǎn)，在紡織工程、環(huán)境工程、生物科技、醫(yī)療與衛(wèi)生健康、能源貯存、軍事與反恐安全等不同領(lǐng)域都具有十分廣闊的應(yīng)用前景。目前實(shí)驗(yàn)室和エ業(yè)界制備納米纖維，均廣泛采用單噴頭或多噴頭針筒式靜電紡納米纖維的裝置。如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朲L200410025622. 6、ZL200420107832. 5等；美國(guó)專利US6713001、US7326043、US6616435等。有不少改良或改變針筒式噴頭設(shè)計(jì)，采用其他噴絲方式進(jìn)行紡絲的裝置，如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朲L200610117671. I、ZL200710036447. 4、ZL200710040316. 3、ZL200420020596. 3、ZL200820058415. 4 等，美國(guó)專利US7535019、US7390452 等，日本專利JP2009120971-A、JP2009120972-A ;世界專利W02008060675-A2、W02008060675-A3。還有改進(jìn)接收裝置的，如美國(guó)專利US5042789、US4589186等。傳統(tǒng)的納米靜電紡絲技術(shù)存在一些缺陷，產(chǎn)量低，同時(shí)受溶液溶度、粘性等性能影響較大，且由于針頭直徑較小，易堵塞針頭。因此，針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，有必要提供ー種改良結(jié)構(gòu)的靜電紡絲裝置，以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供ー種可實(shí)現(xiàn)微米或納米纖維的高效率、低耗能、連續(xù)化生產(chǎn)的多孔氣泡靜電紡絲裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案ー種多孔氣泡靜電紡絲裝置，包括貯液池、高壓靜電發(fā)生器、氣泵、位于貯液池底面且垂直向上延伸的噴頭以及設(shè)于貯液池正上方的接收板，所述噴頭通過(guò)ー導(dǎo)氣管與氣泵相連，所述接收板與一接地電極相連，所述貯液池的上端開(kāi)ロ，所述貯液池通過(guò)金屬電極與高壓靜電發(fā)生器相連，所述貯液池內(nèi)設(shè)有中間平板，所述中間平板上穿設(shè)有直徑大小能調(diào)節(jié)的若干小孔。優(yōu)選的，在上述多孔氣泡靜電紡絲裝置中，所述氣泵輸出的氣流流速范圍是O 100m/s。優(yōu)選的，在上述多孔氣泡靜電紡絲裝置中，所述高壓靜電發(fā)生器的輸出電壓范圍是 IV 100KV。優(yōu)選的，在上述多孔氣泡靜電紡絲裝置中，所述接收板與中間平板上表面的距離調(diào)節(jié)范圍是O. lcm 100cm。
優(yōu)選的，在上述多孔氣泡靜電紡絲裝置中，所述導(dǎo)氣管與氣泵相連處高于貯液池的液面。優(yōu)選的，在上述多孔氣泡靜電紡絲裝置中，所述氣泵用手風(fēng)器代替，并處于相同位置。優(yōu)選的，在上述多孔氣泡靜電紡絲裝置中，所述接收板用滾筒代替。
優(yōu)選的，在上述多孔氣泡靜電紡絲裝置中，所述貯液池的形狀為圓柱體或正方體。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例的多孔氣泡靜電紡絲裝置通過(guò)在中間平板上設(shè)置若干小孔，貯液池內(nèi)的溶液在氣泵的作用下會(huì)通過(guò)若干小孔產(chǎn)生大量氣泡，當(dāng)電場(chǎng)カ大于溶液表面張カ時(shí)，將有射流從氣泡頂端射出，沉積在接收板上，形成大量的納米纖維，該多孔氣泡靜電紡絲裝置可實(shí)現(xiàn)納米纖維的規(guī)模化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單，易操作，適應(yīng)性強(qiáng)，可滿足大批量生產(chǎn)的需求。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的有關(guān)本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明多孔氣泡靜電紡絲裝置第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明多孔氣泡靜電紡絲裝置中中間平板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明多孔氣泡靜電紡絲裝置第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、貯液池；2、高壓靜電發(fā)生器；3、氣泵；4、噴頭；5、接收板；6、中間平板；7、小孔；8、導(dǎo)氣管；9、金屬電極；10、接地電極；11、手風(fēng)器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開(kāi)了ー種可實(shí)現(xiàn)微米或納米纖維的高效率、低耗能、連續(xù)化大批量生產(chǎn)的多孔氣泡靜電紡絲裝置，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，滿足生產(chǎn)和生活的需要。該多孔氣泡靜電紡絲裝置，包括貯液池、高壓靜電發(fā)生器、氣泵、位于貯液池底面且垂直向上延伸的噴頭以及設(shè)于貯液池正上方的接收板，所述噴頭通過(guò)ー導(dǎo)氣管與氣泵相連，所述接收板與一接地電極相連，所述貯液池的上端開(kāi)ロ，所述貯液池通過(guò)金屬電極與高壓靜電發(fā)生器相連，所述貯液池內(nèi)設(shè)有中間平板，所述中間平板上穿設(shè)有直徑大小能調(diào)節(jié)的若干小孔。進(jìn)ー步的，所述氣泵輸出的氣流流速范圍是(TlOOm/s。進(jìn)ー步的，所述高壓靜電發(fā)生器的輸出電壓范圍是1V100KV。進(jìn)ー步的，所述接收板與中間平板上表面的距離調(diào)節(jié)范圍是O. Icm^lOOcm0進(jìn)ー步的，所述導(dǎo)氣管與氣泵相連處高于貯液池的液面。進(jìn)ー步的，所述氣泵用手風(fēng)器代替，并處于相同位置。進(jìn)ー步的，所述接收板用滾筒代替。進(jìn)ー步的，所述貯液池的形狀為圓柱體或正方體。 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖I及圖2所示，圖I是本發(fā)明多孔氣泡靜電紡絲裝置第一實(shí)施方式的示意圖。該多孔氣泡靜電紡絲裝置包括貯液池I、高壓靜電發(fā)生器2、氣泵3、位于貯液池I底面且垂直向上延伸的噴頭4以及設(shè)于貯液池I正上方的接收板5。噴頭4通過(guò)ー導(dǎo)氣管8與氣泵3相連，接收板5與一接地電極10相連。貯液池I的上端開(kāi)ロ，貯液池I通過(guò)金屬電極9與高壓靜電發(fā)生器2相連。導(dǎo)氣管8與氣泵3相連處高于貯液池I的液面。貯液池I內(nèi)設(shè)有中間平板6，中間平板6上穿設(shè)有直徑大小能調(diào)節(jié)的若干小孔7。通過(guò)在中間平板6上設(shè)置若干小孔7，貯液池I內(nèi)的溶液在氣泵3的作用下會(huì)通過(guò)若干小孔7產(chǎn)生大量氣泡，當(dāng)電場(chǎng)カ大于溶液表面張カ時(shí)，將有射流從氣泡頂端射出，沉積在接收板5上，形成大量的納米纖維，該多孔氣泡靜電紡絲裝置可實(shí)現(xiàn)納米纖維的規(guī)模化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，設(shè) 備簡(jiǎn)單，易操作，適應(yīng)性強(qiáng)，可滿足大批量生產(chǎn)的需求。接收板5與中間平板6上表面的距離調(diào)節(jié)范圍是O. IcnTlOOcm，從而方便控制射流的射程。高壓靜電發(fā)生器2的輸出電壓值可調(diào)節(jié)，輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是1V100KV。氣泵3輸出的氣流流速范圍是(TlOOm/s，如此，根據(jù)需要可以調(diào)節(jié)氣泡的大小和速度。該實(shí)例中，貯液池I內(nèi)徑大小可以調(diào)節(jié)，貯液池I的形狀為圓柱體或正方體；同時(shí)貯液池I中間平板6上所穿小孔7的直徑大小也可以調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)節(jié)貯液池I的內(nèi)徑大小，同時(shí)小孔7的直徑，進(jìn)行紡絲。本發(fā)明第一實(shí)施方式的多孔氣泡靜電紡絲裝置的工作原理是工作吋，首先在貯液池I中注入溶液或熔體，所加液量應(yīng)不高于貯液池中間平板6 ;打開(kāi)氣泵3，開(kāi)始時(shí)氣壓較低，先將導(dǎo)氣管8中液體排出，再慢慢加大氣壓，使液面出現(xiàn)有規(guī)律的氣泡狀凸起；然后打開(kāi)高壓靜電發(fā)生器2，調(diào)節(jié)到一定電壓，液體內(nèi)部自由電荷在高壓靜電作用下將被極化，特別是氣泡表面；距貯液池I上端ロ一定距離是接收板5，接收板5與接地電極10相連形成負(fù)極，與液面之間形成電場(chǎng)，當(dāng)電場(chǎng)カ大于溶液表面張カ時(shí)，將有射流從氣泡頂端射出，射向負(fù)電極，沉積在接收板5上，形成大量的納米纖維。氣泵3可以用手風(fēng)器代替，并處于相同位置；可直接向貯液池I中補(bǔ)充溶液或熔體；接收板5可用滾筒代替。如圖2及圖3所示，圖3是本發(fā)明多孔氣泡靜電紡絲裝置第二實(shí)施方式的示意圖。該多孔氣泡靜電紡絲裝置包括貯液池I、高壓靜電發(fā)生器2、手風(fēng)器11、位于貯液池I底面且垂直向上延伸的噴頭4以及設(shè)于貯液池I正上方的接收板5。噴頭4通過(guò)ー導(dǎo)氣管8與手風(fēng)器11相連，接收板5與一接地電極10相連。貯液池I的上端開(kāi)ロ，貯液池I通過(guò)金屬電極9與高壓靜電發(fā)生器2相連。導(dǎo)氣管8與手風(fēng)器11相連處高于貯液池I的液面。貯液池I內(nèi)設(shè)有中間平板6，中間平板6上穿設(shè)有直徑大小能調(diào)節(jié)的若干小孔7。通過(guò)在中間平板6上設(shè)置若干小孔7，貯液池I內(nèi)的溶液在氣泵3的作用下會(huì)通過(guò)若干小孔7產(chǎn)生大量氣泡，當(dāng)電場(chǎng)カ大于溶液表面張カ吋，將有射流從氣泡頂端射出，沉積在接收板5上，形成大量的納米纖維，該多孔氣泡靜電紡絲裝置可實(shí)現(xiàn)納米纖維的規(guī)?；a(chǎn)，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，設(shè)備簡(jiǎn)単，易操作，適應(yīng)性強(qiáng)，可滿足大批量生產(chǎn)及產(chǎn)品應(yīng)用等對(duì)納米纖維及其相關(guān)產(chǎn)品的需求。該實(shí)例中，手風(fēng)器11用來(lái)充氣，僅需實(shí)驗(yàn)人員手動(dòng)擠壓，產(chǎn)生氣流，即可產(chǎn)生氣泡，進(jìn)行紡絲。該實(shí)例中，接收板5與中間平板6上表面的距離調(diào)節(jié)范圍是O. IcnTlOOcm,從而方便控制射流的射程。高壓靜電發(fā)生器2的輸出電壓值可調(diào)節(jié)，輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是IV^IOOKVo氣泵3輸出的氣流流速范圍是(TlOOm/s，如此，根據(jù)需要可以調(diào)節(jié)氣泡的大小和速度。本發(fā)明第二實(shí)施方式的多孔氣泡靜電紡絲裝置的工作原理是工作時(shí)，首先在貯液池I中注入溶液或熔體，所加液量應(yīng)不高于貯液池中間平板6 ;通過(guò)手動(dòng)擠壓手風(fēng)器11，以產(chǎn)生氣流，開(kāi)始時(shí)氣壓較低，先將導(dǎo)氣管8中液體排出，再慢慢加大手動(dòng)擠壓頻率，使得氣壓増大，使液面出現(xiàn)有規(guī)律的氣泡狀凸起；然后打開(kāi)高壓靜電發(fā)生器2，調(diào)節(jié)到一定電壓，液體內(nèi)部自由電荷在高壓靜電作用下將被極化，特別是氣泡表面；距貯液池I上端ロー定距離是接收板5，接收板5與接地電極10相連形成負(fù)極，與液面之間形成電場(chǎng)，當(dāng)電場(chǎng)カ大于溶液表面張カ吋，將有射流從氣泡頂端射出，射向負(fù)電極，沉積在接收板5上，形成大量的納米纖維。本發(fā)明實(shí)施例的多孔氣泡靜電紡絲裝置可實(shí)現(xiàn)微米或納米纖維的高效率、低耗能、連續(xù)化生產(chǎn)，僅通過(guò)在在中間平板6上設(shè)置很多小孔7，同時(shí)產(chǎn)生大量氣泡，提高了氣泡產(chǎn)生的均勻性，可實(shí)現(xiàn)納米纖維的規(guī)模化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，設(shè)備簡(jiǎn)単，易操作，適應(yīng)性強(qiáng)，可滿足大批量生產(chǎn)的需求。 對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此g在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含ー個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為ー個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.ー種多孔氣泡靜電紡絲裝置，包括貯液池(I)、高壓靜電發(fā)生器(2)、氣泵(3)、位于貯液池(I)底面且垂直向上延伸的噴頭(4)以及設(shè)于貯液池(I)正上方的接收板(5)，所述噴頭(4)通過(guò)ー導(dǎo)氣管(8)與氣泵(3)相連，所述接收板(5)與一接地電極(10)相連，其特征在于所述貯液池(I)的上端開(kāi)ロ，所述貯液池(I)通過(guò)金屬電極(9 )與高壓靜電發(fā)生器(2)相連，所述貯液池(I)內(nèi)設(shè)有中間平板(6)，所述中間平板(6)上穿設(shè)有直徑大小能調(diào)節(jié)的若干小孔(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述氣泵(3)輸出的氣流流速范圍是(TlOOm/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述高壓靜電發(fā)生器(2)的輸出電壓范圍是1V 100KV。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述接收板(5)與中間平板(6)上表面的距離調(diào)節(jié)范圍是0. Icm^lOOcm0
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述導(dǎo)氣管(8)與氣泵(3)相連處高于貯液池(I)的液面。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述氣泵(3)用手風(fēng)器代替，并處于相同位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述接收板(5)用滾筒代替。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔氣泡靜電紡絲裝置，其特征在于所述貯液池(I)的形狀為圓柱體或正方體。
全文摘要
一種多孔氣泡靜電紡絲裝置，包括貯液池、高壓靜電發(fā)生器、氣泵、噴頭以及接收板，噴頭通過(guò)一導(dǎo)氣管與氣泵相連，接收板與一接地電極相連，貯液池的上端開(kāi)口，貯液池通過(guò)金屬電極與高壓靜電發(fā)生器相連，貯液池內(nèi)設(shè)有中間平板，中間平板上穿設(shè)有直徑大小能調(diào)節(jié)的若干小孔。本發(fā)明通過(guò)在中間平板上設(shè)置若干小孔，貯液池內(nèi)的溶液在氣泵的作用下會(huì)通過(guò)若干小孔產(chǎn)生大量氣泡，當(dāng)電場(chǎng)力大于溶液表面張力時(shí)，將有射流從氣泡頂端射出，沉積在接收板上，形成大量的納米纖維，該多孔氣泡靜電紡絲裝置可實(shí)現(xiàn)納米纖維的規(guī)?；a(chǎn)，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單，易操作，適應(yīng)性強(qiáng)，可滿足大批量生產(chǎn)的需求。
文檔編號(hào)D01D13/02GK102660783SQ20121017351
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者何吉?dú)g, 周麗霞, 孔海燕 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)