专利名称：一种带凸起旋转轴作为发射器的上纺式熔体静电纺丝装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种熔体静电纺丝装置，属于静电纺丝领域。
背景技术：
静电纺丝分为溶液静电纺丝和熔体静电纺丝两种方式。与溶液静电纺丝相比，熔体静电纺丝因具有无污染、效率高、成本低廉等一系列优点引起了广泛关注，但是由于熔体静电纺丝需要高温高压的条件使其装置变得更为复杂，发展速度受到明显影响。目前，熔体静电纺丝有两个亟待解决的问题一，如何大量获取直径小于500纳米的纤维；二，如何实现产业化生产。静电纺丝的基本原理是利用静电力作为牵引力制备超细纤维。到目前为止，熔体 静电纺丝尚不能大批制备直径小于500纳米的纤维，本发明将接收装置安装在发射器上方，纺丝过程中在向上的电场力与向下的重力两种作用力拉伸下可实现纺丝直径的细化，从而大量获取直径小于500纳米的纤维；另外，现有的熔体静电纺丝装置一般效率都比较低，本发明利用带凸起的旋转轴作为发射器，实现多喷头发射，可大大提高纺丝效率，用于产业化生产纳米纤维。
发明内容
本发明提出了一种带凸起旋转轴作为发射器的上纺式熔体静电纺丝装置。本发明将接收装置安装在发射器的上方，随着电压升高，泰勒锥在静电力向上的拉伸作用下逐渐克服表面张力和向下的重力作用而拉伸细化，直到开始纺丝。由于向上纺丝过程中纤维既受到向上的静电力又受到向下的重力，这种方向相反的两种力会使纤维熔体受到更大程度的拉伸，从而到达接收装置时纤维的直径相对于向下纺丝所得纤维的直径将会减小。本发明利用带凸起的旋转轴作为发射器，每一个小的凸起都可以当成一个喷头，从而实现多喷头纺丝，提高生产效率；另外利用小凸起的微弱尖端放电效应，大大降低纺丝的临界电压。本发明提出了一种带凸起旋转轴作为发射器的上纺式熔体静电纺丝装置，主要包括发射装置、接收装置和静电发生器，其中静电场是在发射装置和接收装置之间形成。发射装置的主要组成部分是带凸起的旋转轴、密封罩、加热棒，其中密封罩顶部开有矩形孔。带凸起的旋转轴和密封罩之间形成间隙，用于存放纺丝物料。加热棒置于带凸起的旋转轴中，通过轴为上述间隙中的物料加热，实现物料的熔融。带凸起的旋转轴在电机的驱动下旋转，熔融的物料在带凸起的旋转轴旋转作用下到达轴的顶部且处于密封罩矩形孔下方，这些小的凸起就类似于一个个小的喷头，在静电力的作用下那些达到矩形孔处的熔体在这些凸起处形成泰勒锥，在静电力作用下物料向上飞出矩形孔实现纺丝。接收装置位于发射装置的上方，主要组成部分是非金属网带，该网带在电机驱动的轴的带动下旋转，实现纺丝纤维的连续接收。本发明提出了一种带凸起旋转轴作为发射器的上纺式熔体静电纺丝装置。相对于普通的熔体静电纺丝装置，其具有两个优点一，大量制备直径<500nm的纤维；二，生产效率高，便于工业化生产。
图I是本发明的结构示意图。图中1_驱动轮；2_非金属网带；3_上极板；4-纤维；5_密封罩连接螺栓；6-上密封罩；7_带凸起的旋转轴；8_加热棒；9_接地线；10_绝热套；11_凸起；12_下密封罩；13-加料装置；14_高压电源；15_熔体。
具体实施例方式下面对本发明作进一步的详细阐述
本发明主要包括发射装置、接收装置和静电发生器。
发射装置包括密封罩连接螺栓(5)、上密封罩(6)、带凸起(11)的旋转轴(7)、加热棒(8)、下密封罩(12)、加料装置(13)。其中加热棒(8)位于带凸起的旋转轴(7)中，要求加热棒(8)不旋转,加热棒(8)右端与带凸起的旋转轴(7)中的台阶孔配合,加热棒(8)的左端与加热棒固定座采用螺纹连接固定，实现加热棒不随带凸起的旋转轴(7)旋转。密封罩包括上密封罩(6)和下密封罩(12)两部分组成，在上密封罩(6)的顶端开有一个矩形孔，此处即为熔体(15)形成泰勒锥进而进行纺丝的出口，上密封罩(6)和下密封罩(12)是由密封罩连接螺栓(5)连接固定，密封罩上下两部分之间以及密封罩与带凸起的旋转轴之间都用石墨盘根密封，防止熔体外泄。加热棒(8 )为密封罩(6、12 )和带凸起的旋转轴(7 )之间的物料加热，并且下密封罩(12)最外层浇铸了一层绝缘套(10)，防止熔体温度下降过快，不利于纺丝的进行。其中带凸起的旋转轴(7)通过联轴器与电机相连，当电机启动后，带凸起的旋转轴(7)旋转，熔体在粘附力的作用下到达旋转轴顶部密封罩(6)开有的矩形孔下方后，在静电力的作用下进行纺丝。加料装置(13)的作用是输送物料。接收装置主要包括驱动轮(I)和非金属网带(2)，非金属网带(2)在驱动轮(I)驱动下可以实现连续接收纺丝纤维⑷。
权利要求
1.一种利用带凸起旋转轴作为发射器的上纺式熔体静电纺丝装置，主要包括发射装置、接收装置和静电发生器；发射装置包括密封罩连接螺栓(5)、上密封罩(6)、带凸起旋转轴(7)、加热棒(8)、下密封罩(12)、加料装置(13)，接收装置包括驱动轮(I)和非金属网带(2)，静电发生器包括上极板(3 )和接地线(9 )。
2.根据权利要求I所述的一种利用带凸起旋转轴作为发射器的上纺式熔体静电纺丝装置，其特征在于加热棒(8)可以采用电加热、空气加热、液体加热中的一种。
3.根据权利要求I所述的一种利用带凸起旋转轴作为发射器的上纺式熔体静电纺丝装置，其特征在于上密封罩由低导热材料做成。
4.根据权利要求I所述的一种利用带凸起旋转轴作为发射器的上纺式熔体静电纺丝装置，其特征在于带凸起的轴上可以根据不同需要加工圆球、椭圆球、水滴形状的凸起(11)，凸起(11)高度为0. Imm-Imm,凸起间距大于0. 5mm。
5.根据权利要求I所述的一种利用带凸起旋转轴作为发射器的上纺式熔体静电纺丝装置，其特征在于凸起(11)排列类似于间断的螺旋曲线或间断的直线或圆柱销分流型螺棱的设计。
6.根据权利要求I所述的一种利用带凸起旋转轴作为发射器的上纺式熔体静电纺丝装置，其特征在于上密封罩矩形孔的宽度大于凸起的底面宽度或直径。
全文摘要
本发明公开了一种带凸起旋转轴作为发射器的上纺式熔体静电纺丝装置，属于静电纺丝领域，它包括发射装置、接收装置和静电发生器，发射装置的主要组成部分是带凸起的旋转轴、密封罩、加热棒，其中密封罩顶部开有矩形孔，加热棒置于带凸起的旋转轴中，接收装置位于发射装置的上方，主要组成部分是非金属网带，该网带在电机驱动的轴的带动下旋转，实现纺丝纤维的连续接收。本发明可以实现大批量制备直径小于500纳米的超细纤维。
文档编号D01D5/00GK102965742SQ201210492090
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者刘勇, 李秀红, 夏令涛, 宋天丹, 王克俭, 郭鸿霖 申请人:北京化工大学