[发明专利]一种静电纺丝装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种静电纺丝装置，尤其涉及一种可抗干扰纺制有序纤维的静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。静电雾化较静电纺丝而言，在于这二者采用的工作介质不同，静电雾化采用的是低粘度的牛顿流体，而静电纺丝采用的则是较高粘度的非牛顿流体。相对应的，静电雾化技术的深入研究也为静电纺丝体系提供了一定的理论依据和知识基础。“静电纺丝”一词来源于“electrospinning”或更早一些的“electrostatic spinning”，国内一般将其简称为“静电纺”、“电纺”等。

近年来，通过静电纺丝技术制备纳米纤维材料已经成为世界材料科学技术领域的最重要的学术与技术活动之一。静电纺丝技术以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控性等优点，成为了有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。当下，静电纺丝技术已经制备出了种类丰富的纳米纤维，包括有机纳米纤维、无机纳米纤维和有机/无机复合纳米纤维。

对静电纺丝过程的深入研究目前已经涉及到静电学、电流体力学、流变学、空气动力学等领域。然而，随着工艺技术精密化进程的加速，从事静电纺丝制备纳米纤维技术的科研人员开始着手面对一些电纺技术上一直隐藏多时且必须要先行解决的问题。首先，关于制备有机纳米纤维，可以用于静电纺丝的天然高分子品种十分有限，对所制备的产品结构和性能的研究仍然不够完善，所生产出来的最终产品应用大都只是处于实验阶段，尤其是这些产品的产业化生产方面还存在更大的问题。其次，静电纺丝有机/无机复合纳米纤维的性能不仅与纳米粒子的结构有关，还与纳米粒子的聚集方式和协同性能、聚合物基体的结构性能、粒子与基体的界面结构性能及加工复合工艺等各个方面有着相应关系，如何制备出高性能、多功能且适合需要的复合纳米纤维是研究的关键。再次，静电纺丝无机纳米纤维的研究基本处于起始阶段，无机纳米纤维在高效催化、高温过滤、生物组织工程、航天器材、光电器件等多个领域具有潜在的用途，静电纺丝无机纳米纤维较大的脆性限制了其应用性能和范围，因此，开发具有柔韧性、连续性的无机纤维成为一个重要的课题。

传统的静电纺丝法是利用电场力将聚合物溶液或熔体从毛细管口处抽出形成射流，经过摆动、蒸发、细发过程，最终得到纳米级无序的纤维。由静电纺丝技术制备的纳米纤维已经广泛的应用在光电子器件、传感器技术、催化、过滤以及医学等方面。在很多情况下，控制纤维的有序排列对于纤维获得的预想的功能相当重要，特别是在蛋白质的释放和生长中起着决定性的作用，并且射流在运动的过程中会受到气流的作用而发生大幅度的摆动。因此，纺制有序的纳米纤维来满足实际应用上的要求已经成为了关键点。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有改良结构的静电纺丝装置，以克服上述缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种静电纺丝装置，该静电纺丝装置可抗干扰纺制有序纤维，用以解决静电纺丝过程中射流不稳定及纤维有序排列的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种静电纺丝装置，其包括料桶、设于料桶内且能在料桶内运动的活塞、设于料桶一端且与料桶连通的喷丝头、连接在喷丝头上的高压供电装置、对应喷丝头位置设置的接收板以及给接收板接地的接地电源线，所述静电纺丝装置还包括包围着喷丝头及接收板的一片密闭纺丝区域，所述密闭纺丝区域中在纤维的接收区域设有形成平行磁场的磁场发生装置。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述磁场发生装置由两块平行放置的磁铁形成，所述两块磁铁之间设有若干平行的形成所述平行磁场的磁场线，所述磁场线从磁铁的N极发出回到磁铁的S极。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述两块磁铁安装在接收板上。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述两块磁铁分别位于喷丝头的外侧，所述两块磁铁之间形成所述纤维的接收区域。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述喷丝头的外围罩有一个玻璃罩以形成所述密闭纺丝区域。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述玻璃罩设有前壁以及与前壁位置相对的后壁，所述喷丝头设置于前壁处，所述接收板与后壁固定连接在一起。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述玻璃罩上对应喷丝头的位置设有供喷丝头伸入玻璃罩内的第一开口。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述静电纺丝装置还包括探测密闭纺丝区域内湿度的湿度探测器以及调节密闭纺丝区域内湿度的湿度调节装置。