本發(fā)明涉及一種針片輥式無針靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

靜電紡絲技術(shù)是通過使帶有電荷的高分子熔體或溶液在高壓靜電場中噴射、拉伸、劈裂、固化或者溶劑揮發(fā)，最終形成纖維狀物質(zhì)的過程，是一種簡單高效而又經(jīng)濟的制備納米纖維的方法。傳統(tǒng)針式靜電紡絲生產(chǎn)效率極低，限制了靜電紡絲納米纖維產(chǎn)業(yè)化應用；增加針頭個數(shù)可以提高靜電紡絲產(chǎn)量，但針頭間距的限制會造成設備體積龐大，而且針頭間存在的電場干擾會影響纖維形貌的均勻性；紡絲針頭易堵塞，不易清洗。因此，基于自由表面自組織的無針靜電紡絲技術(shù)應用而生，具有較高的生產(chǎn)效率，是靜電紡絲工業(yè)化的研究熱點。近年來，相繼有人提出了球形、錐形、滾筒式、圓盤式、螺旋線圈、螺旋葉片、線型式等紡絲噴頭。這類裝置一般是利用噴頭旋轉(zhuǎn)帶動紡絲液附著在噴頭表面形成自由表面，在高壓靜電場作用下紡絲液自由表面激發(fā)形成多個泰勒錐，拉伸固化后最終形成納米纖維。這種供料方式的溶液槽一般為開放狀態(tài)，紡絲時由于溶液揮發(fā)會影響紡絲液濃度和纖維的均勻性；而且這類噴絲頭結(jié)構(gòu)參數(shù)不易改變，可控范圍較小；收集方式單一，設備集成化程度不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種針片輥式無針靜電紡絲裝置，采用毛刷裝置供料，使用可替換的針片隔板結(jié)構(gòu)作為射流噴射器，相比傳統(tǒng)單射流有針紡絲，不僅解決了產(chǎn)量低和針頭易堵塞的問題，同時可以實現(xiàn)紡絲液的均勻即時供料。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、可控性強、生產(chǎn)效率高，適合于溶液的大批量靜電紡絲。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種針片輥式無針靜電紡絲裝置，主要包括電機、蠕動泵、毛刷供料系統(tǒng)、針片輥式裝置、儲液槽、電極板、風刀、接收輥、傳動裝置、接收板、支撐框架和高壓靜電發(fā)生器，毛刷供料系統(tǒng)由分流管和毛刷組成，紡絲液通過蠕動泵進入分流管后均勻分布到毛刷上；針片輥式裝置由中心軸、針片、隔板和鎖緊螺母組成，鎖緊螺母將針片、隔板相間固定在中心軸上，針片由不銹鋼耐腐蝕導電金屬制成，針片為圓環(huán)狀薄片，距離針片圓環(huán)外徑一段距離加工若干的錐狀針尖，針尖沿周向分布均勻；中心軸采用軸承固定在支撐框架上，針片尖端與毛刷緊密接觸；儲液槽置于支撐框架上且位于針片輥式裝置正下方，針片上未成絲的多余溶液可以流入儲液槽；電極板置于針片輥式裝置正上方，可調(diào)距離0-200mm；風刀通過螺桿固定在電極板右端，上下可調(diào)距離0-200mm，風刀出風口高于針片邊緣的最上端；接收板置于針片輥式裝置正前方，保持接收距離50-300mm；接收輥置于針片輥式裝置斜上方45°，保持接收距離0-200mm；電機通過傳動裝置控制針片輥式裝置與接收輥進行旋轉(zhuǎn)運動；高壓靜電發(fā)生器連接針片輥式裝置，接收輥、電極板通過導線接地。

本發(fā)明一種針片輥式無針靜電紡絲裝置，其中針片輥式裝置由中心軸、針片、隔板和鎖緊螺母組成。中心軸直徑24mm,長度200mm，由鋼、銅等導電金屬制成；針片孔徑24mm，外徑80mm，厚度0.5-2mm，針長度1-20mm，針間距1-10mm，由不銹鋼耐腐蝕導電金屬制成；隔片內(nèi)徑24mm，外徑40mm,厚度1-10mm,由聚甲醛等絕緣材料制成。

本發(fā)明一種針片輥式無針靜電紡絲裝置，其中毛刷供料裝置由分流管和毛刷組成。分流管由聚甲醛制成，底部開設直徑依次變大的小孔，保證紡絲液在壓差作用下均勻分布到毛刷上。毛刷由鋼絲制成，具有一定的強度和彈性，可抵抗紡絲液的腐蝕。毛刷固定在分流管小孔下方且緊密接觸，毛刷頂端與針片尖端緊密接觸，接觸角度0-60°可調(diào)。

本發(fā)明一種針片輥式無針靜電紡絲裝置，其中儲液槽內(nèi)徑比針片輥式裝置的針片外徑大1-5mm,便于收集儲存從針片上滴落的紡絲液。

本發(fā)明一種針片輥式無針靜電紡絲裝置，其中纖維的接收方式可替換。第一種方式是可采用接收輥接地，纖維最終纏繞在接收輥上；第二種方式是可采用電極板接地，不使用風刀，纖維最終落在電極板上；第三種方式是可采用電極板接地，使用風刀改變纖維運動方向，纖維最終落在接收板上。

本發(fā)明一種針片輥式無針靜電紡絲裝置，其中接收輥為空心圓柱，由鋼、銅等導電金屬制成，外徑80mm，長度200mm，接收輥通過傳動裝置與針片輥式裝置的中心軸相連，兩中心軸線距離80-280mm可調(diào)。

本發(fā)明一種針片輥式無針靜電紡絲裝置，其中電極板由鋼、銅等導電金屬制成，接受面為邊長250mm的正方形，通過支撐框架固定在針片輥式裝置正上方，通過螺桿調(diào)節(jié)電極板與針片輥式裝置的間距制備不同直徑和表面形貌的電紡纖維。

本發(fā)明一種針片輥式無針靜電紡絲裝置，其中風刀通過螺桿固定在電極板右端，紡絲過程中細化纖維，同時可改變纖維運動的方向，使纖維落到接收板上。

本發(fā)明一種針片輥式無針靜電紡絲裝置，其中蠕動泵控制紡絲液的供料速率。

本發(fā)明提出一種針片輥式無針靜電紡絲裝置，其優(yōu)點在于射流噴射器為可替換的針片，針尖端易激發(fā)形成連續(xù)的帶電多射流，可以大大提高紡絲效率；通過調(diào)節(jié)針片長度、針密度和針片間距改變紡絲電場的場強分布，進而調(diào)控最終纖維直徑和形貌；其次，采用毛刷供料裝置可以實現(xiàn)均勻即時供料，避免溶劑揮發(fā)對紡絲液濃度和纖維形貌的影響；而且，增加的風刀輔助作用不僅可以細化纖維，而且可以改變纖維運動方向；另外，裝置的接收方式可替換，實現(xiàn)了多功能性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種針片輥式無針靜電紡絲裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1所示的針片輥式裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2所示的針片結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖1所示的毛刷供料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖4所示的毛刷供料系統(tǒng)的分流管結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明一種針片輥式無針靜電紡絲裝置的三種接收方式示意圖；a為接收輥接收，b為電極板接收，c為使用風刀情況下的接收板接收。

圖中：1-電機、2-高壓靜電發(fā)生器、3-儲液槽、4-針片輥式裝置、5-蠕動泵、6-毛刷供料系統(tǒng)、7-風刀、8-電極板、9-支撐框架、10-傳動裝置、11-接收輥、12-接收板、13-小孔、14-隔板、15-針片、16-鎖緊螺母、17-中心軸、18-分流管、19-毛刷。

具體實施方案

本發(fā)明一種針片輥式無針靜電紡絲裝置，如圖1為裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括電機1、蠕動泵5、毛刷供料系統(tǒng)6、儲液槽3、針片輥式裝置4、風刀7、接收輥11、電極板8、接收板12、傳動裝置10、支撐框架9和高壓靜電發(fā)生器2。其中，針片輥式裝置4由中心軸17、針片15、隔板14和鎖緊螺母16組成，見圖2；針片15由不銹鋼耐腐蝕導電金屬制成，針片為圓環(huán)狀薄片，距離針片圓環(huán)外徑一段距離加工若干的錐狀針尖，針尖沿周向分布均勻，如圖3所示。毛刷供料系統(tǒng)6由分流管18和毛刷19組成，如圖4所示毛刷19固定在分流管18小孔13下方且緊密接觸，分流管18上有小孔13，分流管18底部可以開設直徑依次增大的小孔13，如圖5所示，以使溶液的從一端進入分流管18中流出時分布均勻；蠕動泵5與分流管18入口端相連，毛刷19與針片15尖端接觸，針片輥式裝置4采用軸承固定在支撐框架9上；儲液槽3置于支撐框架9上且位于針片輥式裝置4正下方；電極板8置于針片輥式裝置4正上方，可調(diào)距離0-200mm；風刀7通過螺桿固定在電極板8右端，上下可調(diào)距離0-200mm；接收板12置于針片輥式裝置4正前方，保持接收距離50-300mm；接收輥11至于針片輥式裝置4斜上方45°，保持接收距離0-200mm；電機1通過傳動裝置10控制針片輥式裝置4與接收輥11進行旋轉(zhuǎn)運動；高壓靜電發(fā)生器2連接中心軸17，接收輥11、電極板8通過導線接地。工藝流程為：首先，紡絲液通過蠕動泵5進入分流管18后均勻分布到毛刷19上，分流管18底部開設有直徑依次增大的小孔13；其次，針片15旋轉(zhuǎn)時通過毛刷19蘸取紡絲液后在針片15尖端形成帶電射流，針長度、針密度可調(diào)節(jié)，改變組成隔板14的隔片的數(shù)量可調(diào)節(jié)針間距；最后，紡絲液在噴射過程中固化后形成超細纖維。圖6中的a、b和c圖所示分別為三種收集方式：第一可采用接收輥11接地，接收輥11通過傳動裝置10與針片輥式裝置4同步旋轉(zhuǎn)，纖維最終纏繞在接收輥11上，接受距離0-200mm可調(diào)；第二可采用電極板8接地，不使用風刀7，纖維最終落在電極板8上，接受距離0-200mm可調(diào)；第三可采用電極板8接地，使用風刀7改變纖維運動方向，纖維最終落在接收板12上，接收距離50-300mm可調(diào)。