[发明专利]一种薄膜气泡静电纺丝装置

说明书

技术领域

本发明涉及纺丝设备领域，尤其涉及一种薄膜气泡静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝技术是目前制备超细纤维和纳米纤维最直接也是最基本的方法之一，由于通过静电纺丝技术所制备的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、医疗与卫生健康、能源贮存、军事与反恐安全等不同领域都具有十分广阔的应用前景。

目前实验室和工业界制备纳米纤维，均广泛采用单喷头或多喷头针筒式静电纺纳米纤维的装置。如中国专利ZL200410025622.6、ZL200420107832.5等；美国专利US6713001、US7326043、US6616435等。有不少改良或改变针筒式喷头设计，采用其他喷丝方式进行纺丝的装置，如中国专利ZL200610117671.1、ZL200710036447.4、ZL200710040316.3、ZL200420020596.3、ZL200820058415.4等，美国专利US7535019、US7390452等，日本专利JP2009120971-A、JP2009120972-A；世界专利WO2008060675-A2、WO2008060675-A3。还有改进接收装置的，如美国专利US5042789、US4589186等。

气泡静电纺丝技术是一项重要的制备纳米纤维技术，有很多学者对其工艺参数及喷丝体系等进行了研究，如中国专利ZL200420020596.3、ZL200410025622.6等；美国专利US6616435、US6753454等。

传统的纳米静电纺丝技术存在一些缺陷，产量低，同时受溶液溶度、粘性等性能影响较大，且由于针头直径较小，易堵塞针头。针对这些问题，本发明专利申请的发明人提出了气泡静电纺丝方法，但是，该方法仍处于实验室制备阶段，且气泡产生的均匀性难以控制，不能大规模的产业化生产，纳米纤维的产量问题仍然是迫切需要解决的。

鉴于现有技术中存在的上述问题，需要设计一种可便捷制备纳米纤维的薄膜气泡静电纺丝装置，以弥补现有技术的不足，满足生产生活需要。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种可便捷制备纳米纤维的薄膜气泡静电纺丝装置，以弥补现有技术的不足，满足生产生活需要。

为解决上述问题，本发明揭示了一种薄膜气泡静电纺丝装置，包括薄膜气泡发生器、高压静电发生器、风机、接收器、金属正电极和负电极，所述薄膜气泡发生器设置于所述高压静电发生器与所述接收器之间，所述接收器设置于所述薄膜气泡发生器的正前方，所述接收器用于接收所述薄膜气泡发生器所发射出的射流，所述薄膜气泡发生器与所述高压静电发生器相连，所述风机置于所述薄膜气泡发生器后方，所述金属正电极和负电极分别与薄膜气泡发生器和接收器电性连接，正电极和负电极之间形成有电压差。

优选地，所述薄膜气泡发生器为由至少一个金属线圈组成。

优选地，所述薄膜气泡发生器由多个金属线圈串联成一字形或平面几何形状。

优选地，所述薄膜气泡发生器由多个金属线圈串联成三角形、四边形、圆形或椭圆形。

优选地，所述接收器与所述薄膜气泡发生器之间的距离可调，调节范围为0.1cm～100cm。

优选地，所述风机输出的气流流速可调，调节范围为0～100m/s。

优选地，所述高压静电发生器的输出电压可调，调节范围为1V～100KV。

优选地，所述接收器为接收极板或接收滚筒。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明所揭示的薄膜气泡静电纺丝装置，包括薄膜气泡发生器、高压静电发生器、风机、接收器、金属正电极和负电极，所述薄膜气泡发生器设置于所述高压静电发生器与所述接收器之间，所述接收器设置于所述薄膜气泡发生器的正前方，所述接收器用于接收所述薄膜气泡发生器所发射出的射流，所述薄膜气泡发生器与所述高压静电发生器相连，所述风机置于所述薄膜气泡发生器后方，所述金属正电极和负电极分别与薄膜气泡发生器和接收器电性连接，正电极和负电极之间形成有电压差。工作时，首先在薄膜气泡发生器表面覆盖一层溶液，然后打开风机，此时薄膜气泡发生器表面形成气泡，接着打开高压静电发生器，调节高压静电发生器的电压，薄膜气泡发生器表面所覆盖的溶液液体内部的自由电荷在高压静电作用下被极化，特别是气泡表面；在薄膜气泡发生器正前方一定距离设置接收器，接极器接地形成负极，与气泡之间形成电场，当电场力大于气泡表面张力时，将有射流从气泡顶端射出，射向负电极，即沉积在接收器上，从而在接收器上形成大量的纳米纤维。