專利名稱：一種帶凸起旋轉軸作為發射器的上紡式熔體靜電紡絲裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種熔體靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領域。
背景技術：
靜電紡絲分為溶液靜電紡絲和熔體靜電紡絲兩種方式。與溶液靜電紡絲相比，熔體靜電紡絲因具有無污染、效率高、成本低廉等一系列優點引起了廣泛關注，但是由于熔體靜電紡絲需要高溫高壓的條件使其裝置變得更為復雜，發展速度受到明顯影響。目前，熔體靜電紡絲有兩個亟待解決的問題一，如何大量獲取直徑小于500納米的纖維；二，如何實現產業化生產。靜電紡絲的基本原理是利用靜電力作為牽引力制備超細纖維。到目前為止，熔體 靜電紡絲尚不能大批制備直徑小于500納米的纖維，本發明將接收裝置安裝在發射器上方，紡絲過程中在向上的電場力與向下的重力兩種作用力拉伸下可實現紡絲直徑的細化，從而大量獲取直徑小于500納米的纖維；另外，現有的熔體靜電紡絲裝置一般效率都比較低，本發明利用帶凸起的旋轉軸作為發射器，實現多噴頭發射，可大大提高紡絲效率，用于產業化生產納米纖維。

發明內容
本發明提出了一種帶凸起旋轉軸作為發射器的上紡式熔體靜電紡絲裝置。本發明將接收裝置安裝在發射器的上方，隨著電壓升高，泰勒錐在靜電力向上的拉伸作用下逐漸克服表面張力和向下的重力作用而拉伸細化，直到開始紡絲。由于向上紡絲過程中纖維既受到向上的靜電力又受到向下的重力，這種方向相反的兩種力會使纖維熔體受到更大程度的拉伸，從而到達接收裝置時纖維的直徑相對于向下紡絲所得纖維的直徑將會減小。本發明利用帶凸起的旋轉軸作為發射器，每一個小的凸起都可以當成一個噴頭，從而實現多噴頭紡絲，提高生產效率；另外利用小凸起的微弱尖端放電效應，大大降低紡絲的臨界電壓。本發明提出了一種帶凸起旋轉軸作為發射器的上紡式熔體靜電紡絲裝置，主要包括發射裝置、接收裝置和靜電發生器，其中靜電場是在發射裝置和接收裝置之間形成。發射裝置的主要組成部分是帶凸起的旋轉軸、密封罩、加熱棒，其中密封罩頂部開有矩形孔。帶凸起的旋轉軸和密封罩之間形成間隙，用于存放紡絲物料。加熱棒置于帶凸起的旋轉軸中，通過軸為上述間隙中的物料加熱，實現物料的熔融。帶凸起的旋轉軸在電機的驅動下旋轉，熔融的物料在帶凸起的旋轉軸旋轉作用下到達軸的頂部且處于密封罩矩形孔下方，這些小的凸起就類似于一個個小的噴頭，在靜電力的作用下那些達到矩形孔處的熔體在這些凸起處形成泰勒錐，在靜電力作用下物料向上飛出矩形孔實現紡絲。接收裝置位于發射裝置的上方，主要組成部分是非金屬網帶，該網帶在電機驅動的軸的帶動下旋轉，實現紡絲纖維的連續接收。本發明提出了一種帶凸起旋轉軸作為發射器的上紡式熔體靜電紡絲裝置。相對于普通的熔體靜電紡絲裝置，其具有兩個優點一，大量制備直徑<500nm的纖維；二，生產效率高，便于工業化生產。


圖I是本發明的結構示意圖。圖中1_驅動輪；2_非金屬網帶；3_上極板；4-纖維；5_密封罩連接螺栓；6-上密封罩；7_帶凸起的旋轉軸；8_加熱棒；9_接地線；10_絕熱套；11_凸起；12_下密封罩；13-加料裝置；14_高壓電源；15_熔體。
具體實施例方式下面對本發明作進一步的詳細闡述
本發明主要包括發射裝置、接收裝置和靜電發生器。
發射裝置包括密封罩連接螺栓(5)、上密封罩(6)、帶凸起(11)的旋轉軸(7)、加熱棒(8)、下密封罩(12)、加料裝置(13)。其中加熱棒(8)位于帶凸起的旋轉軸(7)中，要求加熱棒(8)不旋轉,加熱棒(8)右端與帶凸起的旋轉軸(7)中的臺階孔配合,加熱棒(8)的左端與加熱棒固定座采用螺紋連接固定，實現加熱棒不隨帶凸起的旋轉軸(7)旋轉。密封罩包括上密封罩(6)和下密封罩(12)兩部分組成，在上密封罩(6)的頂端開有一個矩形孔，此處即為熔體(15)形成泰勒錐進而進行紡絲的出口，上密封罩(6)和下密封罩(12)是由密封罩連接螺栓(5)連接固定，密封罩上下兩部分之間以及密封罩與帶凸起的旋轉軸之間都用石墨盤根密封，防止熔體外泄。加熱棒(8 )為密封罩(6、12 )和帶凸起的旋轉軸(7 )之間的物料加熱，并且下密封罩(12)最外層澆鑄了一層絕緣套(10)，防止熔體溫度下降過快，不利于紡絲的進行。其中帶凸起的旋轉軸(7)通過聯軸器與電機相連，當電機啟動后，帶凸起的旋轉軸(7)旋轉，熔體在粘附力的作用下到達旋轉軸頂部密封罩(6)開有的矩形孔下方后，在靜電力的作用下進行紡絲。加料裝置(13)的作用是輸送物料。接收裝置主要包括驅動輪(I)和非金屬網帶(2)，非金屬網帶(2)在驅動輪(I)驅動下可以實現連續接收紡絲纖維⑷。
權利要求
1.一種利用帶凸起旋轉軸作為發射器的上紡式熔體靜電紡絲裝置，主要包括發射裝置、接收裝置和靜電發生器；發射裝置包括密封罩連接螺栓(5)、上密封罩(6)、帶凸起旋轉軸(7)、加熱棒(8)、下密封罩(12)、加料裝置(13)，接收裝置包括驅動輪(I)和非金屬網帶(2)，靜電發生器包括上極板(3 )和接地線(9 )。
2.根據權利要求I所述的一種利用帶凸起旋轉軸作為發射器的上紡式熔體靜電紡絲裝置，其特征在于加熱棒(8)可以采用電加熱、空氣加熱、液體加熱中的一種。
3.根據權利要求I所述的一種利用帶凸起旋轉軸作為發射器的上紡式熔體靜電紡絲裝置，其特征在于上密封罩由低導熱材料做成。
4.根據權利要求I所述的一種利用帶凸起旋轉軸作為發射器的上紡式熔體靜電紡絲裝置，其特征在于帶凸起的軸上可以根據不同需要加工圓球、橢圓球、水滴形狀的凸起(11)，凸起(11)高度為0. Imm-Imm,凸起間距大于0. 5mm。
5.根據權利要求I所述的一種利用帶凸起旋轉軸作為發射器的上紡式熔體靜電紡絲裝置，其特征在于凸起(11)排列類似于間斷的螺旋曲線或間斷的直線或圓柱銷分流型螺棱的設計。
6.根據權利要求I所述的一種利用帶凸起旋轉軸作為發射器的上紡式熔體靜電紡絲裝置，其特征在于上密封罩矩形孔的寬度大于凸起的底面寬度或直徑。
全文摘要
本發明公開了一種帶凸起旋轉軸作為發射器的上紡式熔體靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領域，它包括發射裝置、接收裝置和靜電發生器，發射裝置的主要組成部分是帶凸起的旋轉軸、密封罩、加熱棒，其中密封罩頂部開有矩形孔，加熱棒置于帶凸起的旋轉軸中，接收裝置位于發射裝置的上方，主要組成部分是非金屬網帶，該網帶在電機驅動的軸的帶動下旋轉，實現紡絲纖維的連續接收。本發明可以實現大批量制備直徑小于500納米的超細纖維。
文檔編號D01D5/00GK102965742SQ201210492090
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者劉勇, 李秀紅, 夏令濤, 宋天丹, 王克儉, 郭鴻霖 申請人:北京化工大學