[发明专利]一种实验室教学用静电纺丝机

说明书

本发明公开了一种实验室教学用静电纺丝机，包括控制机箱、高压供电装置、加速与平衡电场室、纺丝针头、供液装置、纺丝接收板，加速与平衡电场室包括间隔设置的第一支撑板、第二支撑板，第一支撑板、第二支撑板之间设有圆筒形静电屏蔽罩以及隔离圆管，第一支撑板上设有与隔离圆管相通的出丝口，第二支撑板上、与隔离圆管圆心对应位置设有纺丝针头插孔，纺丝针头插孔处设有空心铜管，空心铜管延伸至纺丝腔，在空心铜管尾端设有碗扣状铜片，第二支撑板内设有高压接线孔，导线经高压接线孔连接空心铜管及高压供电装置，纺丝针头连接供液装置并置于空心铜管内。本发明采用一体化设计，模块化程度较高，提高了教学的便捷性和安全性。

技术领域

本发明涉及静电纺丝技术领域，特别是涉及一种实验室教学用静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝技术是通过静电力作为牵引力克服射流表面张力和内部的粘滞力来制备纳米纤维的技术。具体是将具有一定黏度的聚合物溶液通过推送装置输入高压电场中，聚合物溶液内部的电子对或自由离子会产生定向移动，从而在其表面产生细微的电流，根据同种电荷相斥的原理，导致静电力的方向与聚合物溶液的表面张力和内部的粘滞力方向相反，当静电力的大小等于流体的表面张力及内部的粘滞力之和时，管内的溶液将克服自身的表面张力和粘滞力，在末端处于平衡态，形成半球状的小液滴，随着静电力的增大，管末端半球状的带电聚合物溶液在喷头处形成泰勒锥，最终克服分子间作用力和表面张力形成射流。当射流向接收装置运动的时候，随着射流与接收装置之间距离的减小，射流受到的静电力变大，导致合力变大，射流会出现加速现象，从而使射流在运动过程中发生劈裂和拉伸，同时溶剂挥发，射流喷射至纺丝接收装置并凝固成纳米纤维。通过静电纺丝法可以制备出有机、无机材料的不同结构和不同形貌的的纤维。由于静电纺丝法的设备简单，灵活性高，成本低廉，适用范围广等优点，广泛应用与实验室教学与研究。

传统的静电纺丝装置，主要由注射纺丝溶液的推进泵、高压电源和纺丝接收版三部分拼装而成。现场实验中，需要对各部分进行组装连线，操作复杂，射流向四周飞散，造成纺丝过程中纺丝的飘散，尤其当溶液浓度相对低时，情况变得更为严重。这样不仅污染了试验环境，同时也造成了试验材料的浪费，纺丝效率大大降低且纺丝过程中具有高压电场，这种组装式的设备具有一定的安全隐患。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种一体化的、便于操作、纺丝高效并且安全的实验室教学用静电纺丝机。

本发明采用的技术方案如下：一种实验室教学用静电纺丝机，包括控制机箱，在控制机箱内设有高压供电装置，在控制机箱外设有加速与平衡电场室、纺丝针头、供液装置、纺丝接收板，所述加速与平衡电场室包括间隔设置的第一支撑板、第二支撑板，第一支撑板、第二支撑板由绝缘材料制成，第一支撑板、第二支撑板之间设有圆筒形静电屏蔽罩以及隔离圆管，隔离圆管置于静电屏蔽罩内，隔离圆管内为纺丝腔，第一支撑板上设有与隔离圆管相通的出丝口，第二支撑板上、与隔离圆管圆心对应位置设有纺丝针头插孔，纺丝针头插孔处设有空心铜管，在第二支撑板内、空心铜管的外围设有静电屏蔽罩，空心铜管延伸至纺丝腔，在空心铜管末端设有碗扣状铜片，第二支撑板内设有高压接线孔，导线经高压接线孔连接空心铜管及高压供电装置，纺丝针头连接供液装置并置于空心铜管内，纺丝针头伸出空心铜管，纺丝接收板与出丝口相对。

进一步地，所述隔离圆管活动置于第一支撑板、第二支撑板之间，其可从出丝口取出。

进一步地，所述静电屏蔽罩为八目铜网。

进一步地，所述隔离圆管为透明状有机玻璃管。

进一步地，纺丝接收板通过柔性接收板活动杆固定在控制机箱上。

进一步地，还包括暖光射灯，所述暖光射灯通过柔性射灯活动杆固定在控制机箱上。

进一步地，所述供液装置包括容量瓶、蠕动泵、导管，在控制机箱上设有容量瓶固定架，所述容量瓶置于容量瓶固定架上，导管通过蠕动泵连接容量瓶和纺丝针头。