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专利名称:气泡静电纺丝装置的制作方法
技术领域:
本实用新型属于静电纺丝领域,尤其涉及一种可改变气泡内部气体控制环境温度的气泡静电纺丝装置。
背景技术:
纳米纤维具有超高的比表面积、极大长径比、高表面活性、优越的机械性能(高强高韧)等特点,在纺织工程、环境工程、生物科技等不同领域都具有十分广阔的应用前景。相对于传统的静电纺丝技术,气泡静电纺丝技术的优势更大,具有可以提高纳米纤维的纺丝效率及产量等优点。研究表明,除了尖端电位、流体粘度、电导率、接收距离和表面张力等因素,环境因素包括温度对气泡静电纺丝得到的纤维尺度也有一定影响,但现有设备极少涉及对环境温度的控制与调节,大部分的气泡静电纺丝装置都没有温度调节与控制装置,生产可控制性较差,易造成产品质量差异性大,生产效率降低等。
实用新型内容有鉴于此,本实用新型的目的提供一种可改变环境温度的气泡静电纺丝装置,以降低温度因素对气泡静电纺丝过程的影响,提高生产的可控性和生产效率。为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案一种气泡静电纺丝装置,包括储液池、高压静电发生器、气泵和接收极板,其中,所述储液池设置为双层,分别为内层和外层,所述内层和外层之间形成有密封空间,所述密封空间内设有循环通道,所述气泡静电纺丝装置还包括一温控装置,所述温控装置通过一加热管连通于所述循环通道的一端,所述温控装置通过一回流管连通于所述循环
通道的另一端。作为本实用新型的进一步改进,所述密封空间内设有隔热层,所述隔热层将所述密封空间分隔成外层空间和内层空间,所述外层空间和内层空间在所述隔热层的末端实现连通以构成所述循环通道,所述温控装置通过所述加热管连通于所述内层空间,所述温控装置通过所述回流管连通于所述外层空间。作为本实用新型的进一步改进,所述储液池顶端具有一开口,所述开口上设有模板,所述模板上设有至少一个通孔。作为本实用新型的进一步改进,所述通孔呈矩形阵列。作为本实用新型的进一步改进,所述通孔呈环形阵列。作为本实用新型的进一步改进,所述模板为导电模板,所述高压静电发生器电性连接于所述模板。作为本实用新型的进一步改进,所述模板为绝缘模板,所述高压静电发生器电性连接于一电极,所述电极设于所述储液池内。作为本实用新型的进一步改进,所述模板的厚度大于等于1mm,所述通孔的直径大于2mm。作为本实用新型的进一步改进,所述气泡静电纺丝装置还包括温度传感器探头和数显温度仪,所述温度传感器探头设于所述储液池内并电性连接于所述数显温度仪。作为本实用新型的进一步改进,所述储液池是由玻璃或陶瓷材料制成。与现有技术相比,本实用新型的气泡静电纺丝装置,包括储液池、高
压静电发生器、气泵和接收极板,所述储液池设置为双层,分别为内层和外层,所述内层和外层之间形成有密封空间,所述密封空间内设有循环通道,所述气泡静电纺丝装置还包括一温控装置,所述温控装置通过一加热管连通于所述循环通道的一端,所述温控装置通过一回流管连通于所述循环通道的另一端。通过温控装置以控制纺丝液体的温度,可以降低温度因素对气泡静电纺丝过程的影响,提高生产的可控性和生产效率,有利于实现纳米纤维的大规模工业化生产。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的有关本实用新型的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图I所示为本实用新型第一实施例中气泡静电纺丝装置的结构示意图;图2所示为本实用新型第二实施例中气泡静电纺丝装置的结构示意图;图3所示为本实用新型第三实施例中气泡静电纺丝装置的结构示意图;图4所示为本实用新型第二或第三实施例中模板上的通孔为环形阵列的结构示意图;图5所示为本实用新型第二或第三实施例中模板的通孔为矩形阵列的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例公开了一种气泡静电纺丝装置,包括储液池、高压静电发生器、气泵和接收极板,其中,所述储液池设置为双层,分别为内层和外层,所述内层和外层之间形成有密封空间,所述密封空间内设有循环通道,所述气泡静电纺丝装置还包括一温控装置,所述温控装置通过一加热管连通于所述循环通道的一端,所述温控装置通过一回流管连通于所述循环通道的另一端。通过温控装置以控制纺丝液体的温度,可以降低温度因素对气泡静电纺丝过程的影响,提高生产的可控性和生产效率,有利于实现纳米纤维的大规模工业化生产。下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。图I所示为本实用新型第一实施例中气泡静电纺丝装置的结构示意图。参图I所示,气泡静电纺丝装置10包括储液池11、高压静电发生器12、气泵13、喷气管14、导气管15、温控装置16、电极17、接收极板18和接地电极19。储液池11设置为双层,分别为内层111和外层112,内层111和外层112之间形成有密封空间113,密封空间113内设有隔热层114,隔热层114将密封空间113分隔成外层空间115和内层空间116,外层空间在115其上端顶部与内层空间
116连通以构成循环通道。隔热层114沿着平行于内层111或外层112的方向延伸,其将密封空间分隔成外层空间115和内层空间116,并使得外层空间115与内层空间116仅在隔热层114的末端实现连通。内层111和外层112是由绝缘材料制成,优选采用玻璃或陶瓷。储液池11的形状可以为圆柱体或者矩形体(分别参图4和图5所示),本实用新型并不限制。温控装置16通过加热管161连通于内层空间116,温控装置16通过回流管162连通于外层空间115。温控装置16可以提供不同温度的液体进入内层空间116,并经外层空间115回流至温控装置16,上述液体可以为水或油。利用温控装置16,可以根据储液池11内纺丝液的性质和纺丝要求对纺丝液进行循环冷却或加热,例如,当储液池11内的纺丝液需要较高的温度时,可通过温控装置16对水或油介质进行加热,并将加热后的介质通过加热管161输入至内层空间116,介质进入内层空间116后与储液池11内的纺丝液进行热交换,介质被降温后进一步流入外层空间115,然后通过回流管162进入温控装置16进行加热,并进入下一个热交换循环。为了获知储液池11内纺丝液的温度,气泡静电纺丝装置10还包括温度传感器探头163和数显温度仪164,温度传感器探头163设于储液池11内并电性连接于数显温度仪164。温度传感器探头163测得的温度可以实时通过数显温度仪164显示出来。在其他实施例中,上述位于密封空间
113内的循环通道,也可以是弯折延伸的管道,。喷气管14由绝缘材料制成,其沿竖直方向设于储液池11的底部,其通过导气管15与气泵13相连。喷气管14用以引导气体的沿竖直方向进入储液池11。金属电极17设于喷气管14中,电极17电性连接于高压静电发生器12,储液池11上方设有连接接地电极19的接收极板18,接收极板18上可以贴有铝箔纸。工作时,向储液池11内加入所需的高聚物纺丝液,开启数显温度仪164,根据纺丝液的性质和纺丝要求,选择循环冷却或加热系统,此时打开温控装置16,对纺丝液进行循环冷却或加热,温度稳定后,由气泵13向喷气管14持续不停的供气,在气压的作用下,储液池11内的液面上形成多个气泡。开启高压静电发生器12,在电极17与储液池正上方的纤维接收板18之间形成强电场,此时,气泡表面聚集了大量极化的电荷,在气泡顶端电荷密度最大,形成泰勒锥。在适当的条件下,由于静电力的作用,从泰勒锥顶端有极细的液体形成射9喷出,射向纤维接收板18。其中,在纺丝的过程中,气压不宜过大,以在液面形成较多气泡为宜。另外,温控装置16的加液速度也不宜过快,尽量使纺丝液内部的温度均匀一致。由于设置了温控装置16,可以根据纺丝液的性质和纺丝要求对纺丝液进行循环冷却或加热,使纺丝液内部温度均匀一致,降低了周围环境因素对气泡静电纺高聚物溶液的影响,改善可纺性,提高生产效率,有利于实现纳米纤维的工业化生产。图
2所示为本实用新型第二实施例中气泡静电纺丝装置的结构示意图。参图2所示,气泡静电纺丝装置20包括一喷气管24,喷气管24的顶端设有多少喷气头241,喷气头241可以呈矩形阵列,也可以为环形阵列。[0039]气泡静电纺丝装置20还包括一储液池21,储液池21的顶端具有开口211。开口211上设有模板23,模板23上设有至少一个通孔231,通孔231的数量与喷气头241的数量对应一致,且每个通孔231分别位于相应喷气头241的正上方。参图4所示,通孔231可以为环形阵列,参图5所述,通孔231也可为矩形阵列。在第二实施例中,模板23采用的是绝缘材料。气泡静电纺丝装置20还包括高压静电发生器22和电极27,电极27设于喷气管24中,电极27电性连接于高压静电发生器22。第二实施例中的其他结构及原理与实施例一相同,故不再赘述。图3所示为本实用新型第三实施例中气泡静电纺丝装置的结构示意图。参图3所示,第三实施例中的气泡静电纺丝装置30与实施例二相比,模板33为导电模板,该导电模板相当于实施例二中的电极27,其电性连接于高压静电发生器32。第三实施例中的其他结构及原理与实施例二相同,故不再赘述。综上所述,本实用新型的有益效果在于由于设置了温控装置16,可以根据纺丝液的性质和纺丝要求对纺丝液进行循环冷却或加热,使纺丝液内部温度均匀一致,降低了周围环境因素对气泡静电纺高聚物溶液的影响,改善可纺性,提高生产效率,有利于实现纳米纤维的工业化生产。对于本领域技术人员而言,显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此
,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
,包括储液池、高压静电发生器、气泵和接收极板,其特征在于所述储液池设置为双层,分别为内层和外层,所述内层和外层之间形成有密封空间,所述密封空间内设有循环通道,所述气泡静电纺丝装置还包括一温控装置,所述温控装置通过一加热管连通于所述循环通道的一端,所述温控装置通过一回流管连通于所述循环通道的另一端。
,其特征在于所述密封空间内设有隔热层,所述隔热层将所述密封空间分隔成外层空间和内层空间,所述外层空间和内层空间在所述隔热层的末端实现连通以构成所述循环通道,所述温控装置通过所述加热管连通于所述内层空间,所述温控装置通过所述回流管连通于所述外层空间。
,其特征在于所述储液池顶端具有一开口,所述开口上设有模板,所述模板上设有至少一个通孔。
,其特征在于所述通孔呈矩形阵列。
,其特征在于所述通孔呈环形阵列。
,其特征在于所述模板为导电模板,所述高压静电发生器电性连接于所述模板。
,其特征在于所述模板为绝缘模板,所述高压静电发生器电性连接于一电极,所述电极设于所述储液池内。
,其特征在于所述模板的厚度大于等于1mm,所述通孔的直径大于2mm。
,其特征在于所述气泡静电纺丝装置还包括温度传感器探头和数显温度仪,所述温度传感器探头设于所述储液池内并电性连接于所述数显温度仪。
,其特征在于所述储液池是由玻璃或陶瓷材料制成。
专利摘要本实用新型公开了一种气泡静电纺丝装置,包括储液池、高压静电发生器、气泵和接收极板,所述储液池设置为双层,分别为内层和外层,所述内层和外层之间形成有密封空间,所述密封空间内设有循环通道,所述气泡静电纺丝装置还包括一温控装置,所述温控装置通过一加热管连通于所述循环通道的一端,所述温控装置通过一回流管连通于所述循环通道的另一端。通过温控装置以控制纺丝液体的温度,可以降低温度因素对气泡静电纺丝过程的影响,提高生产的可控性和生产效率,有利于实现纳米纤维的大规模工业化生产。