專(zhuān)利名稱(chēng)：靜電紡絲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于靜電紡絲領(lǐng)域，特別是涉及一種溫度可控的氣泡靜電紡絲裝置。
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。隨著靜電紡絲技術(shù)研究的不斷深入，目前己經(jīng)有幾十種聚合物成功通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備超細(xì)纖維，制備的超細(xì)纖維直徑一般在幾十納米至一微米之間，紡絲條件適當(dāng)時(shí)纖維直徑可達(dá)I納米。靜電紡絲法制備超細(xì)纖維的基本原理可以簡(jiǎn)單概括為，聚合物溶液或熔體在高壓靜電場(chǎng)中電場(chǎng)力的作用下， 從毛細(xì)管或者氣泡的末端形成射流飛向接收裝置，射流在到達(dá)接收裝置的過(guò)程中產(chǎn)生高度拉伸，纖維變細(xì)，同時(shí)溶液中的溶劑蒸發(fā)或是熔體固化，最后纖維沉積在接收裝置上。相對(duì)于傳統(tǒng)的靜電紡絲技術(shù)，氣泡靜電紡絲技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更大，具有可以提高納米纖維的紡絲效率及其產(chǎn)量等優(yōu)點(diǎn)。氣泡靜電紡絲技術(shù)是一項(xiàng)重要的制備納米纖維技術(shù)，有很多學(xué)者對(duì)其工藝參數(shù)及噴絲體系等進(jìn)行了研究,如中國(guó)專(zhuān)利ZL200420020596. 3、ZL200410025622. 6等；美國(guó)專(zhuān)利US6616435、US6753454等。研究表明，除了尖端電位、流體粘度、電導(dǎo)率、接收距離和表面張力等因素，環(huán)境因素包括溫度、相對(duì)濕度對(duì)氣泡靜電紡絲得到的纖維尺度也有一定影響，但現(xiàn)有設(shè)備極少涉及對(duì)環(huán)境溫度的控制與調(diào)節(jié)，大部分的氣泡靜電紡絲裝置都沒(méi)有溫度調(diào)節(jié)與控制裝置，一般只能選擇室溫，生產(chǎn)可控制性教差，易造成產(chǎn)品質(zhì)量差異性大，生產(chǎn)效率降低等。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出了一種氣泡靜電紡絲裝置，該氣泡靜電紡絲裝置能夠在靜電紡絲過(guò)程中，通過(guò)外加的溫度控制裝置，對(duì)氣泡溫度進(jìn)行控制，從而降低環(huán)境因素對(duì)氣泡靜電紡絲過(guò)程的影響，提高生產(chǎn)可控性，有利于實(shí)現(xiàn)納米纖維的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種氣泡靜電紡絲裝置，包括貯液池、高壓靜電發(fā)生器、氣泵、噴氣管、導(dǎo)氣管、金屬電極、接收極板、接地電極和恒溫裝置，所述貯液池為裝有溶液或熔體的容器，所述貯液池和所述接收極板設(shè)置于該恒溫室裝置內(nèi)部。優(yōu)選的，所述恒溫裝置為溫度可調(diào)式恒溫箱。優(yōu)選的，所述恒溫裝置為恒溫室。優(yōu)選的，所述高壓靜電發(fā)生器、氣泵、導(dǎo)氣管以及接地電極設(shè)置于所述恒溫室內(nèi)部。優(yōu)選的，所述恒溫裝置包括溫度設(shè)定裝置、溫度檢測(cè)裝置以及調(diào)溫裝置。優(yōu)選的，所述調(diào)溫裝置包括制熱裝置和制冷裝置。
優(yōu)選的，所述噴氣管設(shè)置于所述貯液池的溶液或熔體之中，該噴氣管的管口低于所述貯液池的溶液或熔體液面。優(yōu)選的，所述導(dǎo)氣管連接所述氣泵和所述噴氣管。優(yōu)選的，所述金屬電極設(shè)置于所述噴氣管中，并與所述高壓靜電發(fā)生器電性連接。優(yōu)選的，所述接受極板電性連接與所述接地電極上，并與所述貯液池的溶液或熔體之間形成電場(chǎng)。上述的氣泡靜電紡絲裝置，通過(guò)將靜電拉絲用的貯液池以及接收電極設(shè)置在一恒溫裝置中，從而使溶液或熔體的溫度具有人為的可控性，從而降低環(huán)境因素對(duì)氣泡靜電紡絲過(guò)程的影響，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。


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)明靜電紡絲裝置第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式正如背景技術(shù)中所述的，現(xiàn)有的氣泡靜電紡絲裝置，在靜電紡絲過(guò)程中，缺乏對(duì)溫度的有效控制，完全依賴于環(huán)境溫度。然而環(huán)境溫度會(huì)給靜電紡絲過(guò)程帶來(lái)不可控的不確定因素，使產(chǎn)品質(zhì)量的差異性較大，對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)造成不良影響。因此，本發(fā)明提出了一種可以控制環(huán)境溫度的氣泡靜電紡絲裝置。該氣泡靜電紡絲裝置通過(guò)將貯液池和接收極板設(shè)置在一個(gè)恒溫裝置中，使靜電紡絲過(guò)程中的環(huán)境溫度被恒溫裝置固定在一個(gè)恒定溫度上，從而避免了由環(huán)境溫度變化引起的產(chǎn)品品質(zhì)的波動(dòng)，提升工作效率。具體地，該恒溫裝置可以是一種恒溫箱或者恒溫室。當(dāng)該恒溫裝置為恒溫箱時(shí)，通常在靜電紡絲裝置為小規(guī)模生產(chǎn)的情況下使用，比如靜電紡絲裝置的接收極板只是一塊小的平面板，所接收到的納米纖維量不多。此時(shí)，只需將靜電紡絲裝置的貯液池以及接收極板設(shè)置于該恒溫箱內(nèi)即可。而當(dāng)靜電紡絲裝置體積較大時(shí)，尤其是其接收極板為大平面極板或者滾筒極板時(shí)，則需要將該靜電紡絲放置的所有組成部分都放入一個(gè)恒溫室內(nèi)，通過(guò)該恒溫室對(duì)內(nèi)部溫度的控制作用，來(lái)固定靜電紡絲過(guò)程中的環(huán)境溫度。下面，將通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的氣泡靜電紡絲裝置進(jìn)行清楚、完整地描述。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。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)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。第一實(shí)施方式請(qǐng)參見(jiàn)圖1，圖I是本發(fā)明第一實(shí)施方式下的氣泡靜電紡絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該氣泡靜電紡絲裝置包括貯液池I、恒溫裝置2、高壓靜電發(fā)生器3、氣泵4、噴氣管5、導(dǎo)氣管6、金屬電極7、接收極板8、接地電極9。所述貯液池I為內(nèi)空容器，其容器壁最好是熱的良導(dǎo)體，里面設(shè)有用以作為納米纖維源的溶液或熔體。所述噴氣管5設(shè)置于該貯液池I中，并通過(guò)導(dǎo)氣管6與氣泵4相連，所述氣泵4用以提供正壓氣體，該正壓氣體從噴氣管5中噴出，在溶液或熔體中形成氣泡，氣泵4具體可以為高壓氣瓶、氣筒、手動(dòng)擠壓氣嘴等。噴氣管5的噴嘴應(yīng)低于貯液池I中溶液或熔體液面。所述金屬電極7設(shè)置于噴氣管5中，該金屬電極7與高壓靜電發(fā)生器3電性連接，貯液池I中的溶液或熔體通過(guò)金屬電極7與高壓靜電發(fā)生器3相連，貯液池上方設(shè)有連接接地電極9的接收極板8，該接收極板8與貯液池I中的溶液或熔體之間形成電場(chǎng)。在本實(shí)施方式中，所述恒溫裝置2為一種恒溫箱，貯液池I和接收極板8設(shè)置于該恒溫箱內(nèi)。該恒溫箱可以是一種一面設(shè)有觀察窗口、并能對(duì)箱體內(nèi)部溫度進(jìn)行設(shè)定的裝置。 進(jìn)一步地，該恒溫箱包括溫度設(shè)定裝置、溫度檢測(cè)裝置以及調(diào)溫裝置(圖中未示出)。其中溫度設(shè)定裝置比如是一種輸入鍵盤(pán)或調(diào)解旋鈕，將該溫度設(shè)定裝置安裝在恒溫箱的箱體外表面，人員可以通過(guò)該溫度設(shè)定裝置進(jìn)行設(shè)定溫度的輸入，比如需要將箱內(nèi)溫度恒定在60度，則通過(guò)輸入鍵盤(pán)輸入60度或者將調(diào)解旋鈕指示在60度上即可。該溫度檢測(cè)裝置設(shè)置在恒溫箱的箱體內(nèi)部,用以檢測(cè)箱體內(nèi)部的溫度情況,對(duì)恒溫箱的內(nèi)部溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。該調(diào)溫裝置進(jìn)一步包括制冷裝置和制熱裝置，對(duì)箱體內(nèi)部可以分別進(jìn)行冷氣和熱氣的輸入。開(kāi)始工作時(shí)，當(dāng)恒溫箱接收到人員的輸入溫度后，啟動(dòng)溫度檢測(cè)裝置對(duì)箱內(nèi)溫度進(jìn)行檢測(cè)，并判斷與人員輸入的目標(biāo)溫度是否一致，如果不一致，則啟動(dòng)制冷裝置或制熱裝置，對(duì)箱內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)控，直至溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)到箱內(nèi)溫度與目標(biāo)溫度一致為止。本發(fā)明的靜電紡絲裝置工作時(shí)，首先在貯液池I中加入溶液或熔體，調(diào)節(jié)恒溫裝置2內(nèi)的溫度，直至該恒溫裝置2內(nèi)的溫度穩(wěn)定在所需值上；打開(kāi)氣泵4，被加熱的溶液或熔體表面可出現(xiàn)有規(guī)律的液泡；然后打開(kāi)高也靜電發(fā)生器3，溶液或熔體內(nèi)部自由電荷在高壓靜電作用下被極化，特別是氣泡頂端，在適當(dāng)條件下，由于靜電力的作用，氣泡頂端就會(huì)產(chǎn)生噴射細(xì)流射向與接地電極9相連的接收極板8，即可得到大量的納米纖維。第二實(shí)施方式請(qǐng)參見(jiàn)圖2，圖2是本發(fā)明第二實(shí)施方式下的氣泡靜電紡絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該氣泡靜電紡絲裝置包括貯液池I、恒溫裝置2’、高壓靜電發(fā)生器3、氣泵4、噴氣管5、導(dǎo)氣管6、金屬電極7、接收極板8、接地電極9。貯液池I中設(shè)有噴氣管5，噴氣管5通過(guò)導(dǎo)氣管6與氣泵4相連，噴氣管5的噴嘴應(yīng)低于貯液池I中溶液或熔體液面。金屬電極7設(shè)于噴氣管5中，貯液池I通過(guò)金屬電極7與高壓靜電發(fā)生器3相連，貯液池上方設(shè)有連接接地電極9的接收極板8。在本實(shí)施方式中，恒溫裝置2’為恒溫室，該恒溫室比如是一間內(nèi)部具有調(diào)溫裝置的超凈廠房。該靜電紡絲裝置除了貯液池I和接收極板8之外，高壓靜電發(fā)生器3、氣泵4、導(dǎo)氣管6以及接地電極9都設(shè)置于該恒溫室內(nèi)部。此時(shí)，靜電紡絲裝置可以是一種具備大規(guī)模靜電紡絲能力的裝置，其接收極板8可以是相對(duì)較大的平板或者滾筒。與實(shí)施方式一相同，該恒溫室也可以包括溫度設(shè)定裝置、溫度檢測(cè)裝置以及調(diào)溫裝置(圖中未示出)。其中溫度設(shè)定裝置比如是一種輸入鍵盤(pán)或調(diào)解旋鈕，將該溫度設(shè)定裝置安裝在恒溫室的室內(nèi)，人員可以通過(guò)該溫度設(shè)定裝置進(jìn)行設(shè)定溫度的輸入，比如需要將室內(nèi)溫度恒定在60度，則通過(guò)輸入鍵盤(pán)輸入60度或者將調(diào)解旋鈕指示在60度上即可。該溫度檢測(cè)裝置設(shè)置在恒溫室的室內(nèi)，用以檢測(cè)室內(nèi)的溫度情況，對(duì)恒溫室的內(nèi)部溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。該調(diào)溫裝置進(jìn)一步包括制冷裝置和制熱裝置，對(duì)室內(nèi)空間可以分別進(jìn)行冷氣和熱氣的輸入。開(kāi)始工作時(shí)，當(dāng)恒溫室接收到人員的輸入溫度后，啟動(dòng)溫度檢測(cè)裝置對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行檢測(cè)，并判斷與人員輸入的目標(biāo)溫度是否一致，如果不一致，則啟動(dòng)制冷裝置或制熱裝置，對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)控，直至溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)到室內(nèi)溫度與目標(biāo)溫度一致為止。本發(fā)明的靜電紡絲裝置工作時(shí)，首先在貯液池I中加入溶液或熔體，調(diào)節(jié)恒溫裝置2’內(nèi)的溫度，直至該恒溫裝置2’內(nèi)的溫度穩(wěn)定在所需值上；打開(kāi)氣泵4，被加熱的溶液或熔體表面可出現(xiàn)有規(guī)律的液泡；然后打開(kāi)高也靜電發(fā)生器3，溶液或熔體內(nèi)部自由電荷在高壓靜電作用下被極化，特別是氣泡頂端，在適當(dāng)條件下，由于靜電力的作用，氣泡頂端就會(huì)產(chǎn)生噴射細(xì)流射向與接地電極9相連的接收極板8，即可得到大量的納米纖維。綜上所述，本發(fā)明提出了一種氣泡靜電紡絲裝置，該氣泡靜電紡絲裝置通過(guò)將貯 液池和接收極板設(shè)置在一個(gè)恒溫裝置中，使靜電紡絲過(guò)程中的環(huán)境溫度被恒溫裝置固定在一個(gè)恒定溫度上，從而避免了由環(huán)境溫度變化引起的產(chǎn)品品質(zhì)的波動(dòng)，提升工作效率。對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種靜電紡絲裝置，包括貯液池、高壓靜電發(fā)生器、氣泵、噴氣管、導(dǎo)氣管、金屬電極、接收極板、接地電極，所述貯液池為裝有溶液或熔體的容器，其特征在于所述氣泡靜電裝置還包括內(nèi)部溫度恒定的恒溫裝置，所述貯液池和所述接收極板設(shè)置于該恒溫室裝置內(nèi)部。
2.如權(quán)利要求I所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述恒溫裝置為溫度可調(diào)式恒溫箱。
3.如權(quán)利要求I所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述恒溫裝置為恒溫室。
4.如權(quán)利要求3所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述高壓靜電發(fā)生器、氣泵、導(dǎo)氣管以及接地電極設(shè)置于所述恒溫室內(nèi)部。
5.如權(quán)利要求I所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述恒溫裝置包括溫度設(shè)定裝置、溫度檢測(cè)裝置以及調(diào)溫裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述調(diào)溫裝置包括制熱裝置和制冷裝置。
7.如權(quán)利要求I所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述噴氣管設(shè)置于所述貯液池的溶液或熔體之中，該噴氣管的管口低于所述忙液池的溶液或熔體液面。
8.如權(quán)利要求I所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述導(dǎo)氣管連接所述氣泵和所述噴氣管。
9.如權(quán)利要求I所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述金屬電極設(shè)置于所述噴氣管中，并與所述高壓靜電發(fā)生器電性連接。
10.如權(quán)利要求I所述的靜電紡絲裝置，其特征在于所述接受極板電性連接與所述接地電極上，并與所述貯液池的溶液或熔體之間形成電場(chǎng)。
全文摘要
一種可以控制環(huán)境溫度的氣泡靜電紡絲裝置。該氣泡靜電紡絲裝置通過(guò)將貯液池和接收極板設(shè)置在一個(gè)恒溫裝置中，使靜電紡絲過(guò)程中的環(huán)境溫度被恒溫裝置固定在一個(gè)恒定溫度上，從而避免了由環(huán)境溫度變化引起的產(chǎn)品品質(zhì)的波動(dòng)，提升工作效率。
文檔編號(hào)D01D1/09GK102703996SQ201210185549
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者何吉?dú)g, 周麗霞, 孔海燕 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)