[实用新型]一种静电法制备纳米纤维的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及静电纺丝的方法和装置，尤其涉及静电法制备纳米纤维及纳米纤维集合体的方法和装置。

背景技术

静电纺丝作为一种纳米纤维制造技术，主要是利用高压电场下，液滴变成锥形，形成泰勒锥，然后在静电力的作用下延伸，形成纳米级超细纤维。静电纺丝以其可纺材料种类繁多、工艺可控性好等优点，已成为当前制备纳米纤维材料的研究热点。

基于目前对于静电纺丝的研究，认为静电纺丝的实质是快速产生喷射流，因此现在一系列对于静电纺丝的研究都主要集中于喷丝孔的结构形态对纤维成型的影响，具体体现在对于溶液或熔体的喷射针头的研究，如各种形状或型式的喷射针头，亦或是无针头的喷射筒或喷射装置等。

或者是对于静电纺丝技术工业化的研究，如对于产生的纳米级超细纤维的收集方法等。如美国专利US6106913A中，利用气流沉积法将超细纤维引导到长丝上，经牵引卷绕形成高强力纳米纤维包芯纱；或者是中国专利CN201410280734.X中采用的动态旋转的喇叭形收集器，将超细纤维引导到长丝上及进行加捻的收集方法。

在这些基于静电纺丝产生纳米超细纤维的产生方法和收集利用方法的研究中，前者主要研究的是利用不同的喷丝头或喷嘴产生不同形状的流体，采用的均是收集板或接收板对产生的纤维进行收集；后者虽然对收集器或者说接收器进行了改进，但是收集器就没有作为高压电场的组成部分，而是仅作为收集装置对在高压电场内产生的超细纤维进行收集。

实用新型内容

本实用新型提出了一种静电法制备纳米纤维的装置，通过改变收集器或接收器进而影响高压电场，使高压电场具有不同的分布强度，从而形成不同分布或形式的纳米纤维。

技术方案

一种静电法制备纳米纤维的装置，包括出丝装置和接收器，其特征在于：所述出丝装置连接静电发生器的正极，所述接收器连接静电发生器的负极或接地，在出丝装置和接收器之间形成高压静电场，所述接收器通过同轴连接组件与静电发生器的负极或零线相连，接收器一端设置有接头，所述同轴连接组件与接头同轴相连。

所述同轴连接组件包括与接收器的接头同轴连接的传动轴，传动轴外套装有同轴的空心轴，空心轴通过轴承设置在固定轴承架上，所述空心轴和传动轴之间通过调节螺丝固定。

所述空心轴侧壁开有通孔，孔内设置调节螺丝，通过松开调节螺丝调节传动轴与空心轴的相对位置，固定调节螺丝后将传动轴与空心轴之间固定，实现接收器位置的前后调节。

所述接收器采用具有一定分布面形状的接收器，包括塔板式接收器或者圆环式接收器，或轮盘式接收器，或圆盘网眼式接收器，或网眼式喇叭接收器。

所述接收器采用点状或线状接收器，包括针板式接收器或者锥形金属螺旋线接收器。

所述出丝装置采用点状出丝装置，包括单喷丝头或多喷丝头。

所述出丝装置为设置在喷丝头架上的双喷丝头，所述双喷丝头对称设置，两个喷丝头架的底部均垂直固定在长连杆一端，长连杆另一端采用定位销固定，在长连杆中部连接有短连杆，所述短连杆一端采用销轴固定在长连杆上，短连杆另一端连接一根拉杆，且通过销轴固定在所述拉杆一端，所述拉杆固定在导向座上，拉动拉杆，拉杆通过短连杆推动长连杆绕长连杆的固定端转动，带动两个喷丝头架上的喷丝头远离或接近接收器。

所述出丝装置采用具有一定分布面形状的出丝装置，包括开有多个集中的喷丝孔的喷丝板。

所述出丝装置设置在喷丝头臂前端，喷丝头臂由往复运动装置带动，实现沿接收器的接收面的往复运动。

所述往复运动装置包括滑轨和滑板，喷丝头臂安装在滑板上，驱动电机安装在滑轨两侧，带动平行于滑轨并设置在滑轨上方的同步带，从而带动设置在同步带上的滑板，在滑轨上滑动，滑板带动喷丝头臂在滑轨上往复运动。

所述喷丝头臂采用多段臂，出丝装置与喷丝头臂前端、以及喷丝头臂各段臂之间均采用销轴连接，以实现相互转动，喷丝头臂后端也以销轴连接在往复运动装置上，能够使出丝装置停留在设定的位置，调节出丝装置与接收器之间的距离。

有益效果

本实用新型提供的静电法制备纳米纤维的装置通过接收器的设置改变高压电场的强度或分布，从而控制带电液滴在高压电场内形成泰勒锥，以及在高压电场内后续的运动轨迹，形成特定要求的纳米纤维或者特定排列的纳米纤维；

本实用新型的制备纳米纤维的装置通过同轴连接组件连接接收器和高压静电发生器负极，使装置可以更换不同的接收器，从而可以根据需求的纳米纤维的结构和种类更换接收器，提高装置的通用性和适应性。