一種離心同軸靜電紡絲機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種離心同軸靜電紡絲機(jī)，屬于靜電紡絲領(lǐng)域和機(jī)械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電紡絲是利用靜電力對(duì)聚合物射流產(chǎn)生的牽伸作用來制備微納米纖維的方法。根據(jù)紡絲介質(zhì)的不同，靜電紡絲分為溶液靜電紡絲和熔體靜電紡絲。傳統(tǒng)的熔體或溶液靜電紡絲，紡絲效率比較低。離心紡絲是利用離心力將聚合物射流甩出，從而制備微納米纖維的方法，離心紡絲雖然在一定程度上提高了纖維的產(chǎn)量，但是由于所制備的纖維較粗，直徑分布不均勻，從而影響納米纖維的應(yīng)用。通過與靜電紡絲相結(jié)合，對(duì)離心紡絲進(jìn)行改進(jìn)，得到了一種離心靜電紡絲技術(shù)，在一定程度上克服了二者所存在的缺陷，能夠高效制備力學(xué)性能優(yōu)異的納米纖維。
[0003]同軸靜電紡絲技術(shù)，是在傳統(tǒng)靜電紡絲的基礎(chǔ)上改進(jìn)了紡絲針頭的結(jié)構(gòu)，能夠制備中空或核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維。利用同軸靜電紡絲技術(shù)所制備的纖維在生物醫(yī)藥、能源儲(chǔ)存、微納電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α６捎昧藗鹘y(tǒng)靜電紡絲工藝的同軸靜電紡絲技術(shù)在產(chǎn)量上仍不能滿足高效生產(chǎn)的要求，本發(fā)明在離心靜電紡絲的基礎(chǔ)上，結(jié)合了同軸靜電紡絲法，能夠利用不同的聚合物熔體或溶液進(jìn)行復(fù)合納米纖維的高效制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種離心同軸靜電紡絲機(jī)。主要包括離心同軸旋轉(zhuǎn)裝置、靜電發(fā)生器、溫控裝置和接收裝置。離心同軸旋轉(zhuǎn)裝置包括內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤、外旋轉(zhuǎn)盤、噴絲盤、殼紡絲針頭、核紡絲針頭、蓋板和電機(jī)，其中，內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤固定在外旋轉(zhuǎn)盤內(nèi)設(shè)置的環(huán)形凹槽中，外旋轉(zhuǎn)盤的底部連接到電機(jī)，噴絲盤分別地安裝到內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤和外旋轉(zhuǎn)盤的周向側(cè)壁，殼紡絲針頭安裝到外旋轉(zhuǎn)盤的噴絲盤噴嘴上，核紡絲針頭安裝到內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤的噴絲盤噴嘴上，其中，殼紡絲針頭和核紡絲針頭在同一水平軸線上并朝向同一方向，殼紡絲針頭和核紡絲針頭成對(duì)安裝，數(shù)量為單數(shù)或雙數(shù)，對(duì)稱布置或等間距布置，蓋板位于內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤和外旋轉(zhuǎn)盤上方，蓋板設(shè)有加料孔。內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤與外旋轉(zhuǎn)盤之間采用環(huán)形凹槽緊密配合，并且由三個(gè)定位銷限制內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，用以保證紡絲針頭的同軸配合。通過改變殼紡絲針頭與核紡絲針頭的直徑配合能夠滿足制備不同直徑需求的核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合納米纖維的需求。由于離心同軸旋轉(zhuǎn)裝置中的各個(gè)部件之間采用可分離式設(shè)計(jì)，能夠較為便捷的對(duì)殘留的紡絲溶液或固化后的熔體進(jìn)行清理。當(dāng)熔融聚合物的粘度比較大時(shí)，需要加入調(diào)節(jié)分子量的添加劑進(jìn)行降低粘度處理，或者采用增大殼紡絲針頭與核紡絲針頭直徑的方法避免堵塞。位于內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤和外旋轉(zhuǎn)盤頂部的蓋板，通過螺釘固定在內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤和外旋轉(zhuǎn)盤頂部，分別在內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤與外旋轉(zhuǎn)盤上部開有加料孔，便于在紡絲過程中添加物料，加料孔分為內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤加料孔和外旋轉(zhuǎn)盤加料孔，內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤加料孔位于蓋板的中心位置，外旋轉(zhuǎn)盤加料孔位于蓋板的對(duì)應(yīng)于內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤和外旋轉(zhuǎn)盤之間的環(huán)形區(qū)域，外旋轉(zhuǎn)盤加料孔的數(shù)量為雙數(shù)，并相對(duì)于內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤加料孔中心對(duì)稱分布，能夠有效的平衡離心力，蓋板的設(shè)置不僅能夠避免紡絲液在紡絲過程中的溢出、相互污染，還能阻礙內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤的飛出。
[0005]本發(fā)明提出了一種離心同軸靜電紡絲機(jī)。其中溫控裝置主要包括加熱元件、溫度傳感器、溫度傳感器支架、測溫環(huán)槽和溫控儀，加熱元件安裝在外旋轉(zhuǎn)盤的下方，在加熱元件和外旋轉(zhuǎn)盤之間設(shè)置隔熱板，由溫度傳感器與溫控儀協(xié)同控制，隔熱板的設(shè)置有效的避免了加熱元件在加熱過程中對(duì)纖維制備環(huán)境造成的不利影響，隔熱板使用非導(dǎo)電材料制成，測溫環(huán)槽位于外旋轉(zhuǎn)盤的外側(cè)周向下部，溫度傳感器通過溫度傳感器支架對(duì)準(zhǔn)測溫環(huán)槽，溫度傳感器支架固定到隔熱板上，溫度傳感器是接觸式溫度傳感器或非接觸式溫度傳感器。本發(fā)明不啟用溫控裝置能進(jìn)行常溫溶液離心同軸靜電紡絲。
[0006]本發(fā)明提出了一種離心同軸靜電紡絲機(jī)。其中，靜電發(fā)生器的高壓端連接在接收裝置上，離心同軸靜電紡絲機(jī)的其它部分接地，接收裝置為環(huán)形金屬網(wǎng)或環(huán)形金屬片，放置在隔熱板上，在核紡絲針頭與殼紡絲針頭與接收裝置間產(chǎn)生靜電力。通過對(duì)內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤和外旋轉(zhuǎn)盤中添加不同的聚合物，聚合物射流在離心力與靜電力的共同作用下，能夠制得不同類型的核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合納米纖維。
[0007]本發(fā)明提出了一種離心同軸靜電紡絲機(jī)。與傳統(tǒng)同軸靜電紡絲相比，本發(fā)明有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):一、能夠?qū)崿F(xiàn)溶液或熔體的離心同軸靜電紡絲；二、能夠?qū)崿F(xiàn)同軸復(fù)合納米纖維的尚效生廣。
【附圖說明】
[0008]圖1是一種離心同軸靜電紡絲機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是離心同軸旋轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖圖4是內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)示意圖圖5是內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤的剖視圖圖6是外旋轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)示意圖圖7是外旋轉(zhuǎn)盤的剖視圖圖8是噴絲盤的結(jié)構(gòu)示意圖圖9是噴絲盤的側(cè)向剖視圖圖10是殼紡絲針頭與核紡絲針頭的配合剖視圖
圖中接收裝置；2_蓋板；3_內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤；4_外旋轉(zhuǎn)盤；5_噴絲盤；6_殼紡絲針頭；7-核紡絲針頭；8_隔熱板；9_測溫環(huán)槽；10_加熱元件；11_電機(jī)轉(zhuǎn)軸；12_溫度傳感器；13-溫度傳感器支架；14_螺釘；15-溫控儀；16-靜電發(fā)生器；17_電機(jī)調(diào)速器；18_電機(jī)；19-接地線；20_螺釘；21_定位銷；22_內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤加料孔；23_螺釘；24_通孔；25_螺紋孔；26-環(huán)形凸起；27_環(huán)形凹槽；28_銷槽；29_噴嘴；30_螺紋孔；31_外旋轉(zhuǎn)盤加料孔。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下將參照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，在此描述的實(shí)施例僅為示例，可以設(shè)想能夠?qū)崿F(xiàn)相同作用的其它特征，附圖所繪制的特征可根據(jù)具體情況進(jìn)行縮小或放大，另外，實(shí)施例中涉及的連接方式(諸如螺紋連接、銷連接等)，其連接件的數(shù)量以及型號(hào)可根據(jù)具體情況而變化。
[0010]本發(fā)明提供一種離心同軸靜電紡絲機(jī)，如圖1所示，所述離心同軸靜電紡絲機(jī)包括:離心同軸旋轉(zhuǎn)裝置、靜電發(fā)生器16、溫控裝置和接收裝置1。其中接收裝置1為環(huán)形金屬片或環(huán)形金屬網(wǎng)，靜電發(fā)生器16的正高壓端連接在接收裝置1上，負(fù)端接地，離心同軸旋轉(zhuǎn)裝置包括內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤3、外旋轉(zhuǎn)盤4、噴絲盤5、殼紡絲針頭6、核紡絲針頭7、蓋板2和電機(jī)18。在離心同軸旋轉(zhuǎn)裝置中，電機(jī)18與外旋轉(zhuǎn)盤4之間通過螺紋進(jìn)行連接，在此應(yīng)理解，可以設(shè)想能夠連接電機(jī)18和外旋轉(zhuǎn)盤4的其它連接方式，電機(jī)18轉(zhuǎn)速由電機(jī)調(diào)速器17控制。如圖6和圖7所示，在外旋轉(zhuǎn)盤4內(nèi)側(cè)底部設(shè)置環(huán)形凹槽27及多個(gè)銷槽28(圖中示出為3個(gè)銷槽)，銷槽28與環(huán)形凹槽27連通且設(shè)置在環(huán)形凹槽27的外周部位，銷槽28間的周向夾角為120°，在外旋轉(zhuǎn)盤4外側(cè)周向開對(duì)稱圓孔，用以安裝噴絲盤5，噴絲盤5與外旋轉(zhuǎn)盤4之間采用螺釘20連接，外旋轉(zhuǎn)盤4頂部開設(shè)螺紋孔25 (圖中示出為3個(gè)螺紋孔)，用以安裝蓋板2 ;內(nèi)旋轉(zhuǎn)盤3周向外側(cè)開對(duì)稱圓孔，