[发明专利]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，尤其涉及一种可调节纺丝温度的静电纺丝装置。

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。

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通过高压静电发生器产生的电场力拉伸聚合物溶液或熔体来制备超细纤维。实践中，人们对该传统的静电纺丝法做了较系统的理论研究，发现在静电纺丝过程中影响静电纺丝工艺的几个重要参数，包括聚合物溶液质量分数、纺丝电压、接收距离、喷头孔径和环境温度。在研究中发现这些参数的改变对纤维直径及其形态结构的影响很大，其中环境温度是影响静电纺丝过程中纤维质量的重要因素，如升高环境温度可以使纤维直径变细。但是，相较于其他参数，纺丝温度是比较难以精确控制的参数。而在现实研究纺丝的过程中，希望能够确认不同的环境温度对静电纺丝制备纳米纤维的影响，并能够纺制出高质量的纳米纤维，进一步推进静电纺丝的快速发展。

因此，针对上述技术问题，本发明提供了一种能调节纺丝温度的静电纺丝装置，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可调节纺丝过程中温度的静电纺丝装置，用以解决静电纺丝过程中温度的精确快捷的调节技术问题。

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罩在喷丝头外围以形成一片密闭纺丝区域的双层玻璃罩、位于双层玻璃罩之间的夹层空间以及探测密闭纺丝区域内温度的温度探测装置，所述夹层空间与一冷热源装置连接，所述冷热源装置根据温度探测装置的温度指示有选择的向夹层空间内输送冷源或热源。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述冷热源装置包括分别与夹层空间连通的加液管道及回流管道，所述加液管道、夹层空间以及回流管道共同形成一个冷源或热源的循环流通路径。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述夹层空间内设有一绝热层，所述绝热层将夹层空间划分成靠近纺丝区域的第一空间与相对远离纺丝区域的第二空间，所述第一空间与加液管道连通，所述第二空间与回流管道连通。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述双层玻璃罩包括位于外围的外玻璃罩及位于内侧的内玻璃罩，所述内玻璃罩包括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，所述双层玻璃罩上对应喷丝头的位置设有供喷丝头伸入双层玻璃罩内的第一开口。

优选的，在上述静电纺丝装置中，所述温度探测装置设置于双层玻璃罩的外部。