一种多孔材料无针头静电纺丝装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多孔材料无针头静电纺丝装置，属于静电纺丝技术。
【背景技术】
[0002]静电纺丝技术是一种利用高压静电作用，使聚合物溶液或者熔体液滴带点，并产生射流，在飞行过程中溶剂蒸发或者熔体凝固，从而形成纳米纤维的一种方式。它分为针头式以及无针头式两种纺丝方式。为了提高纺丝效率，现在通常的针头式都采用多针头的方法进行纺丝，例如申请号200610157106.8的“高效多针静电纺丝喷丝装置”，该专利将纺丝液通过液压装置将纺丝液同时压入多个针头中，在电压的作用下纺制成丝。针头式静电纺丝具有细度较细、产品均匀的优点，但是多针头的纺丝方式效率仍然不高，针头数目的增加会造成“边缘效应”，就是由于同排多针头之间的静电场相互叠加，导致两侧的针头的射流向两侧严重倾斜。而且在进料不均的情况下有可能使纺丝断流，从而造成针头的堵塞。相比较于针头式静电纺丝，无针头静电纺丝的纺丝产量高，并且不存在针头堵塞的问题，武汉纺织大学的王鑫教授的一篇论文 “Needleless Electrospinning of UniformNanofibersUsing Spiral Coil Spinnerets”中提到一种效率极高的无针头静电纺丝装置，使用螺旋线圈作为纺丝原件，将铜质的螺旋线圈轴线以下半边浸入纺丝液，在线圈围绕轴线滚动时，将纺丝液带离液槽，在线圈与接收板之间的电压作用下纺制成丝。但是这种无针头纺丝方法制出的纺丝之间会发生黏连的现象，并且纺丝直径不易控制。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种多孔材料无针头静电纺丝装置，其采用特殊的纺丝组件，可以在大幅度提高纺丝量的同时还可以保证纺丝的均匀性。该方法具有工艺简单，便于工业化实施并且适用范围广等特点。
[0004]本实用新型的技术方案是这样实现的:一种多孔材料无针头静电纺丝装置，其特征在于:纺丝装置包括供电系统、接收装置、供液装置、纺丝系统、储液装置、动力系统，其中纺丝系统中的纺丝缓冲筒为圆柱形，其上下两端为锥形，纺丝缓冲筒的下端开有出液孔，孔的直径在3~20mm之间，多孔介质套在纺丝缓冲筒的下端，纺丝缓冲筒通过铜芯卡具与动力装置连接，铜芯卡具的铜芯向外引出电极与供电系统相连；纺丝缓冲筒顶端开孔通过供液管路与供液装置出液端连接，供液装置的进液端与储液箱连接；纺丝缓冲筒下端的出液孔下方对准接收板。
[0005]所述的多孔介质包括粉末冶金多孔材料、陶瓷多孔材料、泡沫金属和多孔金属箔，多孔介质内部有通孔，并且通孔的孔隙率在40%~75%之间，孔径在75 μπι~200 μπι之间。
[0006]所述的多孔介质采用多孔金属箔时，将多孔介质套在纺丝缓冲筒的下端，之后插入铜芯卡具的孔内用以固定，多孔介质与铜芯卡具孔的内部的铜表面紧紧接触，铜芯卡具与动力装置连接，铜芯卡具的铜芯向外引出电极与供电系统相连；纺丝缓冲筒顶端开孔通过供液管路与供液装置出液端连接，供液装置的进液端与储液装置连接；纺丝缓冲筒下端的出液孔下方对准接收装置。
[0007]所述的多孔介质选用粉末冶金多孔材料、陶瓷多孔材料或者泡沫金属这种块状多孔材料时，首先将纺丝缓冲筒底部插入锥形电极，锥形电极是一个形似漏斗的铜质导电圈，形状与纺丝缓冲筒底部锥形部分相同，其顶端伸出电极，电极通过纺丝缓冲筒筒壁穿出纺丝缓冲筒，用来接入外电源，穿出部分与纺丝缓冲筒接触部分密封，多孔介质切削成与纺丝缓冲筒底部形状相同的锥形，布置在纺丝缓冲筒下端的出液孔处，与锥形电极相接触。之后再将纺丝缓冲筒固定在铜芯卡具的孔内。
[0008]所述的铜芯卡具的结构分为两种，固定式卡具和可调式卡具，固定式卡具为铜板上排列有锥度的孔，孔数取决于纺丝头的个数；孔间距取决于设计的纺丝头间距；可调式夹具由两片波浪状铜片组成，两个波浪状铜片的波峰与波峰相对，波谷与波谷相对，两个波浪状铜片的波峰位置通过螺杆与螺母连接，波谷处的空间将纺丝缓冲筒置入其中，调节螺母将纺丝缓冲筒夹紧。
[0009]本实用新型的积极效果是大大提高纺丝效率，而且其成品丝均匀，丝径可以得以控制，不会出现丝与丝之间黏连问题，不会出现针头堵塞的问题，纺丝端较为集中，降低单个纺丝单元的表面电荷密度，从而提高电能利用率，降低了生产成本和费用，装置制造简单，操作方便，易于实现工业生产。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型的结构图。
[0011]图2为本实用新型中采用箔状多孔介质时纺丝缓冲筒结构图。
[0012]图3为本实用新型中采用块状多孔介质时纺丝缓冲筒结构图。
[0013]图4为本实用新型的锥形电极结构图。
[0014]图5为固定式铜芯卡具结构图。
[0015]图6为可调式铜芯卡具结构图。
[0016]图7为本实用新型使用的多孔铜箔光学照片。
[0017]图8为本实用新型的纺丝成品扫描电子显微镜照片。
[0018]图9为本实用新型的纺丝成品扫描电子显微镜照片。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型做进一步说明:如图1-6所示，一种多孔材料无针头静电纺丝装置，其特征在于:纺丝装置包括供电系统4、接收装置5、供液装置6、纺丝系统、储液装置7、动力系统8，其中纺丝系统中的纺丝缓冲筒I为圆柱形，其上下两端为锥形，纺丝缓冲筒I的下端开有出液孔9，孔的直径在3~20mm之间，多孔介质2套在纺丝缓冲筒I的下端，纺丝缓冲筒I通过铜芯卡具3与动力装置8连接，铜芯卡具3的铜芯向外引出电极与供电系统4相连；纺丝缓冲筒I顶端开孔通过供液管路与供液装置6出液端连接，供液装置6的进液端与储液箱7连接；纺丝缓冲筒I下端的出液孔9下方对准接收板5。
[0020]所述的多孔介质2包括粉末冶金多孔材料、陶瓷多孔材料、泡沫金属和多孔金属箔，多孔介质2内部有通孔，并且通孔的孔隙率在40%~75%之间，孔径在75 μπι~200 μπι之间。
[0021]所述的多孔介质2采用多孔金属箔时，将多孔介质2套在纺丝缓冲筒I的下端，之后插入铜芯卡具3的孔内用以固定，多孔介质2与铜芯卡具3孔的内部的铜表面紧紧接触，铜芯卡具3与动力装置8连接，铜芯卡具3的铜芯向外引出电极与供电系统4相连；纺丝缓冲筒I顶端开孔通过供液管路与供液装置6出液端连接，供液装置6的进液端与储液装置7连接；纺丝缓冲筒I下端的出液孔9下方对准接收装置5。
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