[发明专利]一种基于伯努利原理的静电纺丝装置及方法

权利要求书

1.一种基于伯努利原理的静电纺丝装置，其特征在于：包括高压静电发生器、供液部件、供气部件、喷丝部件和纤维收集部件，所述高压静电发生器的负极接地并与所述纤维收集部件电连接，所述高压静电发生器的正极与所述供液部件中的前驱体溶液电连接，所述喷丝部件包括喷丝底板、气流喷嘴和纺丝喷嘴，所述喷丝底板与所述供液部件连通，所述气流喷嘴设置在所述喷丝底板上，所述气流喷嘴连通有通气管道，所述通气管道与所述供气部件连通，所述纺丝喷嘴设置在所述喷丝底板上并通过所述喷丝底板与所述供液部件连通，所述纺丝喷嘴与所述气流喷嘴之间留有间距，所述纺丝喷嘴能够喷出前驱体溶液的纺丝射流，所述纤维收集部件设置在所述喷丝底板的上方，所述纤维收集部件用于收集所述纺丝射流。

2.根据权利要求1所述的基于伯努利原理的静电纺丝装置，其特征在于：所述喷丝底板为圆形板，所述气流喷嘴为圆形且设置在所述喷丝底板的中心处，围绕所述气流喷嘴均布若干个所述纺丝喷嘴。

3.根据权利要求2所述的基于伯努利原理的静电纺丝装置，其特征在于：所述喷丝底板的直径为15cm，所述纺丝喷嘴的高度为5cm，所述气流喷嘴的高度为3cm、直径为5cm。

4.根据权利要求1所述的基于伯努利原理的静电纺丝装置，其特征在于：所述喷丝底板为长方形板，所述气流喷嘴为长方形且设置在所述喷丝底板长度方向的中心线处，所述气流喷嘴的两侧交错分布有若干个所述纺丝喷嘴。

5.根据权利要求4所述的基于伯努利原理的静电纺丝装置，其特征在于：所述喷丝底板的宽度为15cm，所述纺丝喷嘴的高度为5cm，所述气流喷嘴的高度为3cm、宽度为3cm。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于伯努利原理的静电纺丝装置，其特征在于：所述纺丝喷嘴与所述气流喷嘴的间距为2-6cm。

7.根据权利要求1所述的基于伯努利原理的静电纺丝装置，其特征在于：所述供液部件包括空压机和不锈钢高压储液罐，所述空压机通过气管与所述不锈钢高压储液罐连通，所述不锈钢高压储液罐内用于盛放前驱体溶液，所述不锈钢高压储液罐上设有压力表，所述不锈钢高压储液罐通过输液管与所述喷丝底板连通，所述输液管上设有金属鲁尔接头，所述金属鲁尔接头与所述高压静电发生器的正极电连接。

8.根据权利要求1所述的基于伯努利原理的静电纺丝装置，其特征在于：所述供气部件包括鼓风机，所述鼓风机与所述通气管道连通，所述鼓风机连接有控制器，所述控制器用于控制所述鼓风机的气体流速和气体温度。

9.根据权利要求1所述的基于伯努利原理的静电纺丝装置，其特征在于：所述纤维收集部件包括纤维收集板，所述纤维收集板设置在所述纺丝喷嘴的正上方，所述纤维收集板与所述高压静电发生器的负极连接，所述纤维收集板的一侧有放卷辊，所述纤维收集板的另一侧设有收卷辊，所述放卷辊和所述收卷辊上缠绕有纤维收集衬底膜，所述纤维收集衬底膜位于所述纤维收集板与所述喷丝底板之间，所述纤维收集板连接有电动伸缩杆。

10.一种基于伯努利原理的静电纺丝方法，其特征在于：基于权利要求1-9中任一项所述的基于伯努利原理的静电纺丝装置，包括如下步骤：

1)将配制好的前驱体溶液存入不锈钢高压储液罐中并进行密封；

2)将纤维收集板与喷丝底板调节至合适间距，打开收卷辊的开关，调节纤维收集衬底膜的移动速度；

3)打开高压静电发生器，调节电压；

4)打开空压机，调节供液气压，所述前驱体溶液在压力作用下经输液管、金属鲁尔接头、喷丝底板到达纺丝喷嘴，并在所述高压静电发生器的作用下形成纺丝射流；

5)打开鼓风机，调节气流喷嘴中的气体温度，并逐渐增大所述鼓风机的气体流速，当所述纺丝射流由发散式逐渐汇聚到中间时，保持所述鼓风机的气体流速；

6)纺丝结束后，先关闭所述空压机，并将所述不锈钢高压储液罐的气压调节至0bar，泄压完成后，依次关闭所述高压静电发生器、所述收卷辊和所述鼓风机。