[发明专利]一种热辐射加热式静电纺丝机

说明书

技术领域

本发明涉及的是纳米材料制造设备和静电纺丝技术，尤其涉及一种热辐射加热式静电纺丝机。

背景技术

随着科学技术在纳米领域的发展，由于其具有优良的力学特征和表面特征。在工业生产和人类生活中，纳米材料的地位越来越重要。其中纳米纤维因为具有较大的长径比和面积质量比，被越来越广泛的应用于生物工程，能量储存和复合材料等领域。而静电纺丝工艺是目前唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法。静电纺丝是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝方法。1934年，Formhals提出了利用高压电场制备聚合物超细纤维的方法。一般的静电纺丝装置包括高压电源、溶液储存、喷射和接受装置。通过高压电源形成的电场使纺丝溶液克服表面张力，形成射流，在接收装置表面聚集形成纳米纤维。目前制约纳米纤维广泛使用的主要是纳米纤维的产量。因为没有专用的静电纺丝设备。在静电纺丝过程中，往往使用用于医疗注射的微量注射泵和收集装置，在开放的环境下制备纳米纤维。缺点纳米纤维制备过程中容易受外界环境的气流、温度和湿度等的干扰。同时，由于不同纺丝溶剂挥发速率不同，为保证溶剂在自然环境下可以完全挥发，所以对纺丝过程中，喷头与收集装置的距离以及纺丝速率有要求。在特定环境下，因为纺丝溶剂挥发不充分，收集到的纳米纤维粘连在一起，造成纤维形态和纤维质量较差。因此，针对纳米纤维的制备，解决静电纺丝过程中纺丝溶剂挥发缓慢这一问题具有重要理论意义和实际应用价值。

目前，没有封闭的静电纺丝机，静电纺丝装置由喷头和收集装置组成。纺丝过程在开放空间中。生成的纳米纤维容易飘散到周围环境，同时纺丝过程容易受到周围环境中湿度，温度和气流的干扰。

基于静电纺丝装置的不足，本团队设计了一种新型热辐射加热式静电纺丝机能够应用于纳米纤维的制备，控制纺丝过程中环境的温度湿度，隔绝外界气流的干扰。

发明内容

本发明的目的是为了解决纺丝过程中纺丝溶液挥发缓慢同时生成的纳米纤维受周围环境干扰的问题而提供一种热辐射加热式静电纺丝机。

本发明的目的是这样实现的：包括箱体、纺丝溶液喷射装置、纤维接收装置、热辐射加热装置、电压调节模块，所述箱体上端面设置有通气孔，所述纺丝溶液喷射装置设置在箱体内部上方，包括溶液导管、与溶液导管连接的喷头、与喷头连接的高压电源正极接线柱，高压电源正极接线柱与高压电源正极连接，所述溶液导管的上端伸出至箱体外，所述热辐射加热装置是设置在箱体内部上方的加热源，所述电压调节模块与加热源连接，通过调节热辐射加热装置功率，来调节加热温度；所述纤维接收装置包括设置在箱体内底上的接受台、与接受台连接的高压电源负极连接线柱，所述接受台位于喷头的正下方，高压电源负极连接线柱与高压电源负极连接。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述箱体上端面和下端面为金属材料、四个侧面为玻璃材料。

2.所述加热源是热光灯。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明对比已有技术具有以下创新点：使用封闭箱体、在静电纺丝箱中加入热辐射加热源；本发明对比已有技术具有以下显著优点：封闭箱体隔离了外界气流，湿度和温度对纺丝过程的干扰；热辐射加热源促进纺丝溶液挥发，提高了纳米纤维产率和纤维表面形态；热辐射加热源避免了热对流，使纺丝过程中产生的纳米纤维，不受气流影响；封闭箱体前后左右面使用透明玻璃材料，便于操作人员从外部观察。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：1-箱体；11-透明玻璃；12-通气孔；2-纺丝溶液喷射装置；21-溶液导管；22-纺丝溶液喷射装置喷头；23-高压电源正极接线柱；3-收集装置；31-接收台；32-高压电源负极接线柱；4-加热源；5-电压调节模块。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。