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CN106811811B - 一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置及其使用方法 - Google Patents

一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置及其使用方法 Download PDF

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CN106811811B
CN106811811B CN201710046822.7A CN201710046822A CN106811811B CN 106811811 B CN106811811 B CN 106811811B CN 201710046822 A CN201710046822 A CN 201710046822A CN 106811811 B CN106811811 B CN 106811811B
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ANHUI YISHANG TEXTILE TECHNOLOGY Co.,Ltd.
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Donghua University
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Abstract

本发明涉及一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置及其使用方法，包括供液系统、分离电场控制系统、球形旋转喷丝系统和纳米纤维收集系统，其中所述供液系统包括气瓶、纺丝液贮液瓶、油浴槽和导液管，所述纺丝液贮液瓶设置在的油浴槽内，所述纺丝液贮液瓶与导液管到刷液槽形成连通器结构，所述纺丝液贮液瓶通过气管与气瓶连接，所述气管上、靠近气瓶处依次设有总阀和减压阀，所述分离电场控制系统包括高压发生器、金属圆环、圆柱座和支座，所述支座设置在纺丝液贮液瓶上端，所述圆柱座设置支座上，所述金属圆环套装在圆柱座上、与高压发生器连接，本发明可以完成高聚物溶液的自动供给及稳定的纳米纤维的批量化制备。

Description

一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置及其使用方法
技术领域
本发明属纳米静电纺丝和纺织机械技术领域，特别是涉及一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置及其使用方法。
背景技术
当将聚合物纤维直径从微米尺度降至亚微米尺度或纳米尺度时，就会出现一系列惊奇的特性。如非常大的体积比表面积，纳米纤维的体积比表面积基本是微米纤维的1000倍；可以灵活地进行表面功能化；与其他已知材料形式相比所表现出优越的效应和机械性能，如表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和量子隧道效应及刚度、抗张强度等。这些杰出的性能使得纳米纤维成为许多重要应用的首选材料，在高效过滤、生物医用、智能传感等领域极具发展潜力。综合考虑操作可行性、稳定可控性(包括纤维直径及其分布)、加工材料范围、加工耗时等，静电纺丝加工技术就成为目前唯一一种可以制造连续的聚合物纳米纤维的方法。随着纳米材料科学的兴起和快速发展，利用静电纺丝方法制备纳米纤维成为工程材料科学界的研究热点。
传统的单针头静电纺丝装置较为简单，主要由高压电源系统、供液系统和收集系统三部分组成。供液系统包括微量注射泵、医用针管及平口金属针头，高聚物溶液流量由微量注射泵控制，高压电源的正极与平口金属针头连接，收集系统是金属平板并接地。高压电源电压逐渐增大，金属针头的液滴逐渐形成泰勒锥，当高压电源电压进一步增大，电场力会克服高聚物溶液的表面张力、黏滞力等作用形成微小的直线射流而后会出现鞭动现象到达接地金属收集板，在这个过程中，溶剂挥发，高聚物固化形成纳米纤维沉积在金属收集板上。
利用传统的静电纺丝方法制备的纳米纤维是以杂乱无章的纤维毡形式沉积在金属收集板上，这种无取向的纳米纤维毡极大地限制了纳米纤维在组织工程支架、细胞诱导生长方面的应用。另外，传统的静电纺丝装置得到的纳米纤维产量很低，很难满足纳米纤维在大量应用时的需求，单针头静电纺丝装置还存在针头容易堵塞的问题，这会严重影响到纳米纤维纺丝过程的顺利进行。
当前静电纺丝纳米纤维批量化制备装置国内外有一些报道。中国专利200710036447.4公开了一种喷气式静电纺丝装置，该装置通过在液槽底部通入气体在高聚物自由液面形成气泡，气泡在电场力作用下形成泰勒锥和多射流以提高纳米纤维产量，但在机理上气泡形成泰勒锥破裂的同时有许多形状大小不一的气泡碎片被电场力拉伸，造成纤维的直径分布较宽。而且较大的高聚物自由液面溶剂极易挥发，纺丝方向受限；中国专利201310032194.9公开了一种伞状静电纺丝喷头及静电纺丝方法，这种方法可以实现纳米纤维的批量化制备，但伞状喷头的溶液自由表面与大气环境接触，溶剂极易挥发，从而会严重影响到纺丝的稳定性及最终纳米纤维的品质，并且纺丝方向受限；中国专利201510278266.7公开了一种喷气辅助多针头静电纺丝装置，该装置可以提高单位时间内纳米纤维的产量，纺丝方向不受限，但是存在针头易堵塞的缺点，同时，针头的排列方式要考虑到施加高压静电后电场之间的相互影响，所以多针头静电纺丝装置的设计较为繁琐和复杂，难以实现批量化生产纤维直径分布窄的纳米纤维产品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置及其使用方法，解决了目前静电纺丝过程中纺丝方向受限，沉积半径较大且不可控，溶剂容易挥发，溶液利用不充分，一般自由液面长期纺丝溶液浓度波动，单位时间单位面积的纳米纤维产量低及最终纳米纤维产品结构无取向的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置，包括供液系统、分离电场控制系统、球形旋转喷丝系统和纳米纤维收集系统，其中所述供液系统包括气瓶、纺丝液贮液瓶、油浴槽和导液管，所述纺丝液贮液瓶设置在的油浴槽内，所述纺丝液贮液瓶与导液管到刷液槽形成连通器结构，所述纺丝液贮液瓶通过气管与气瓶连接，所述气管上、靠近气瓶处依次设有总阀和减压阀，所述分离电场控制系统包括高压发生器、金属圆环、圆柱座和支座，所述支座设置在纺丝液贮液瓶上端，所述圆柱座设置支座上，所述金属圆环套装在圆柱座上、与高压发生器连接，所述球形旋转喷丝系统包括球形喷头、下球座、上球座、传动轴和传动电机组，所述下球座设置在圆柱座上端，所述下球座中间设有直径大于球形喷头直径的的半球槽，所述上球座的上平面与球形喷头的球心相平，所述上球座安装在下球座上，所述球形喷头设置在上球座与下球座之间、且与下球座之间形成刷液槽，所述传动电机组通过传动轴与球形喷头连接，且传动电机组通过传动轴驱动球形喷头转动，所述纳米纤维收集系统包括电机和金属滚筒，所述金属滚筒侧面与地线连接，所述金属滚筒与电机连接，用于驱动金属滚筒转动。
本发明的进一步技术特征是，所述纺丝液贮液瓶、导液管、圆柱座、下球座、上球座、传动轴和油浴槽材质均为聚四氟乙烯材料。
本发明的又进一步技术特征是，所述油浴槽内装有硅油。
本发明的再进一步技术特征是，所述纺丝液贮液瓶内部设有竖直板，所述竖直板与纺丝液贮液瓶侧壁之间设有活塞，所述活塞上端与气管连接。
本发明的再进一步技术特征是，所述导液管直径为2mm-10mm、长度为500mm-1200mm，所述导液管中间设有开关，用于控制高聚物溶液由贮液瓶向刷液槽自由流动。
本发明的再进一步技术特征是，所述金属圆环材质为金属铜材料、直径为50mm-300mm，且金属圆环套在圆柱座部分壁厚均匀为1mm-20mm、高度为50mm-200mm，所述金属圆环高出圆柱座部分壁的纵截面为三角形、壁厚从1mm-20mm收窄到三角形上顶点0、且向外有0°-80°的倾角、高度为10mm-20mm。
本发明的再进一步技术特征是，所述金属圆环与高压发生器正极连接，且高压发生器的电压调节范围为0-100kv。
本发明的再进一步技术特征是，所述下球座为圆柱状、上表面轮廓为一个挖空的下半球，所述下半球的直径大于球形喷头直径0.5mm-5mm，所述上球座为圆柱状、下表面轮廓是一个挖空的上半球，所述上半球的直径略大于球形喷头的直径0.5mm-3mm。
本发明的更进一步技术特征是，所述球形喷头材质为金属铜、玻璃或聚四氟乙烯中的一种。
一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置的使用方法，其中包括以下步骤：
(a)用导液管从纺丝液贮液瓶底部连接刷液槽，关闭导液管中间开关，然后在纺丝液贮液瓶中装入高聚物溶液；
(b)打开导液管中间开关，打开总阀，微调气压阀使得高聚物溶液经过导液管缓慢注入刷液槽内；
(c)调节减压阀控制气体流速，使得高聚物溶液在纺丝过程中保持以一定量充满刷液槽；
(d)打开连接金属滚筒电机的开关，使金属滚筒以一定速度旋转；
(e)打开连接球形喷头的传动电机组的开关，使球形喷头以一定转速旋转；
(f)将高压发生器的正极与金属圆环连接，打开高压发生器电源，缓慢增加电压，当电压到达一定数值后，在球形喷头上就会出现多根射流，射流在飞向金属滚筒的过程中，溶剂挥发，高聚物被拉伸固化，形成纳米纤维沉积收集在圆柱形金属滚筒上。
有益效果
本发明的有益效果在于：
1、采用气压连通器结构将供液系统与刷液槽连接，可以实现高聚物溶液对喷头的自动供给和控制，简单易行、操作方便；
2、采用球形旋转喷头结构，高聚物溶液经过导液管到达刷液槽，球形喷头旋转使得球表面均匀覆盖一层较薄且厚度可控的纺丝液可以极大避免待纺纺丝液的溶剂容易挥发的问题，实现高聚物溶液的高效利用；
3、溶液浓度控制性亦好，即供即纺，时刻都处于良好的初始状态，获得的纤维直径分布很窄，这种状态也使得环状旋转刷式结构实现向三维空间任何一个方向纺丝，这为纳米纤维材料加工过程及结构调控提供的新的可能性；
4、多根射流会在上球面处形成，可以极大提高单位时间单位面积的纳米纤维的产量；
5、纳米纤维收集系统由电机驱动旋转收集纳米纤维，可以实现取向纳米纤维的制备；
6、通过分离电场控制系统可以调控纤维的沉积半径；
7、利用本发明装置可以完成高聚物溶液的自动供给及稳定的纳米纤维的批量化制备，可以在三维空间安装向任何方向定位纺丝并可以调控纤维的沉积半径，同时，解决了静电纺纺丝过程中溶剂容易挥发和纳米纤维结构不可控的问题，真正意义上实现了纳米纤维的产业化制备。
附图说明
图1为球形旋转刷式批量化静电纺丝装置正视示意图。
图2为球形旋转刷式批量化静电纺丝装置试纺纤维直径分布图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1所示，一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置，包括供液系统、分离电场控制系统、球形旋转喷丝系统和纳米纤维收集系统，其中所述供液系统包括气瓶3、纺丝液贮液瓶7、油浴槽9和导液管10，所述纺丝液贮液瓶7设置在的油浴槽9内，所述纺丝液贮液瓶7与导液管10到刷液槽12形成连通器结构，所述纺丝液贮液瓶7通过气管25与气瓶3连接，所述气管25上、靠近气瓶3处依次设有总阀2和减压阀1，所述分离电场控制系统包括高压发生器11、金属圆环23、圆柱座24和支座26，所述支座26设置在纺丝液贮液瓶7上端，所述圆柱座24设置在支座26上，所述金属圆环23套装在圆柱座24上、与高压发生器11连接，所述球形旋转喷丝系统包括球形喷头20、下球座22、上球座21、传动轴14和传动电机组13，所述下球座22设置在圆柱座24上端，所述下球座22中间设有直径大于球形喷头20直径的的半球槽，所述上球座21的上平面与球形喷头20的球心相平，所述上球座21安装在下球座22上，所述球形喷头20设置在上球座21与下球座22之间、且与下球座22之间形成刷液槽12，所述传动电机组13通过传动轴14与球形喷头20连接，且传动电机组13通过传动轴14驱动球形喷头20转动，所述纳米纤维收集系统包括电机15和金属滚筒16，所述金属滚筒16侧面与地线18连接，所述金属滚筒16与电机15连接，用于驱动金属滚筒16转动。
所述纺丝液贮液瓶7、导液管10、圆柱座24、下球座22、上球座21、传动轴14和油浴槽9材质均为聚四氟乙烯材料。
所述油浴槽9内装有硅油。
所述纺丝液贮液瓶7内部设有竖直板，所述竖直板与纺丝液贮液瓶侧壁之间设有活塞4，所述活塞4上端与气管25连接。
所述导液管10直径为2mm-10mm、长度为500mm-1200mm，所述导液管10中间设有开关8，用于控制高聚物溶液由贮液瓶向刷液槽自由流动。
所述金属圆环23材质为金属铜材料、直径为50mm-300mm，且金属圆环23套在圆柱座24部分壁厚均匀为1mm-20mm、高度为50mm-200mm，所述金属圆环23高出圆柱座24部分壁的纵截面为三角形、壁厚从1mm-20mm收窄到三角形上顶点0、且向外有0°-80°的倾角、高度为10mm-20mm。
所述金属圆环23与高压发生器11正极连接，且高压发生器11的电压调节范围为0-100kv。
所述下球座22为圆柱状、上表面轮廓为一个挖空的下半球，所述下半球的直径大于球形喷头20直径0.5mm-5mm，所述上球座21为圆柱状、下表面轮廓是一个挖空的上半球，所述上半球的直径略大于球形喷头的直径0.5mm-3mm。
所述球形喷头20材质为金属铜、玻璃或聚四氟乙烯中的一种，所述球形喷头20为球体、直径为10mm-300mm，所述球形喷头20的转速由传动电机组13调节，且调节范围为0r/min-200r/min。
所述收集装置为金属滚筒16，金属滚筒16材质为铁质材料、直径为300mm-600mm、长度为400mm-900mm，所述金属滚筒16由电机15带动可以旋转，旋转速度30r/min-200r/min可调，金属滚筒16长度方向中心轴与金属圆环23的上平面的距离为200mm-500mm可调。
一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置的使用方法，其中包括以下步骤：
1、在纺丝液贮液瓶7中加入一定量的高聚物溶液6，用导液管10连接好贮液瓶7与刷液槽12；
2、调节金属圆环23的高度使其顶部与球形喷头20的顶部距离为一定值。
3、在油浴槽9中加入硅油5，并用热台加热至设置的温度。
4、打开导液管10中间开关8,打开气瓶3的总阀2，调节减压阀1推动活塞4使得高聚物溶液6经过导液管10缓慢流入刷液槽12内，使得高聚物溶液6以一定量存在于刷液槽12中；
5、将金属滚筒16与地线18连接，打开连接金属滚筒16的电机15,保证金属滚筒16以一定速度旋转；
6、打开传动电机组13通过传动轴14驱动球形喷头20以一定转速旋转。高聚物溶液6以一定厚度均匀覆盖于球形喷头表面。
7、将高压发生器11的正极与金属圆环23相连，打开高压发生器11的电源,缓慢增加电压，当电压超过一定数值后，在球形喷头20表面就会出现多股射流19,射流19在飞向金属滚筒16的过程中，射流19被拉伸，溶剂挥发，高聚物固化，形成纳米纤维17沉积在金属滚筒16上。
实施例1
下面采用聚丙烯腈(PAN)与N-N二甲基甲酰胺(DMF)所配制的高聚物溶液制备纳米纤维。配制PAN高聚物溶液的质量分数为12％。将配置好的PAN/DMF高聚物溶液注入在纺丝液贮液瓶7中，用导液管10连接好纺丝液贮液瓶7与刷液槽12。调节金属圆环23的高度使其顶部与球形喷头20的顶部距离为90mm。打开导液管10中间开关8,打开气瓶3的总阀2，调节减压阀1推动活塞4使得高聚物溶液6经过导液管10缓慢流入刷液槽12内，使得高聚物溶液6以一定量存在于刷液槽12中。在油浴槽9中加入硅油5，并用热台加热至设置的温度30℃。将金属滚筒16与地线18连接，金属滚筒16与球形喷头上顶部的距离为300mm，打开连接金属滚筒16的电机15,保证金属滚筒16以45r/min的速度正常旋转。打开电机13通过传动轴14驱动球形喷头20以10r/min转速旋转。高聚物溶液6以一定厚度均匀覆盖于球形喷头表面。将高压发生器11的正极与金属圆环23相连，打开高压发生器11的电源,缓慢增加电压，当电压超过一定数值后，在球形喷头20表面就会出现多股射流19,射流19在飞向金属滚筒16的过程中，射流19被拉伸，溶剂挥发，高聚物固化，形成纳米纤维17沉积在金属滚筒16上，纳米纤维17直径如图2所示。
实施例2
下面采用聚丙烯腈(PAN)与N-N二甲基甲酰胺(DMF)所配制的高聚物溶液制备纳米纤维。配制PAN高聚物溶液的质量分数为10％。将配置好的PAN/DMF高聚物溶液注入在纺丝液贮液瓶7中，用导液管10连接好纺丝液贮液瓶7与刷液槽12。调节金属圆环23的高度使其顶部与球形喷头20的顶部距离为70mm。打开导液管10中间开关8,打开气瓶3的总阀2，调节减压阀1推动活塞4使得高聚物溶液6经过导液管10缓慢流入刷液槽12内，使得高聚物溶液6以一定量存在于刷液槽12中。在油浴槽9中加入硅油5，并用热台加热至设置的温度30℃。将金属滚筒16与地线18连接，金属滚筒16与球形喷头上顶部的距离为250mm，打开连接金属滚筒16的电机15,保证金属滚筒16以45r/min的速度正常旋转。打开电机13通过传动轴14驱动球形喷头20以20r/min转速旋转。高聚物溶液6以一定厚度均匀覆盖于球形喷头表面。将高压发生器11的正极与金属圆环23相连，打开高压发生器11的电源,缓慢增加电压，当电压超过一定数值后，在球形喷头20表面就会出现多股射流19,射流19在飞向金属滚筒16的过程中，射流19被拉伸，溶剂挥发，高聚物固化，形成纳米纤维17沉积在金属滚筒16上。
实施例3
下面采用聚丙烯腈(PAN)与N-N二甲基甲酰胺(DMF)所配制的高聚物溶液制备纳米纤维。配制PAN高聚物溶液的质量分数为12％。将配置好的PAN/DMF高聚物溶液注入在纺丝液贮液瓶7中，用导液管10连接好纺丝液贮液瓶7与刷液槽12。调节金属圆环23的高度使其顶部与球形喷头20的顶部距离为90mm。打开导液管10中间开关8,打开气瓶3的总阀2，调节减压阀1推动活塞4使得高聚物溶液6经过导液管10缓慢流入刷液槽12内，使得高聚物溶液6以一定量存在于刷液槽12中。在油浴槽9中加入硅油5，并用热台加热至设置的温度40℃。将金属滚筒16与地线18连接，金属滚筒16与球形喷头上顶部的距离为200mm，打开连接金属滚筒16的电机15,保证金属滚筒16以50r/min的速度正常旋转。打开电机13通过传动轴14驱动球形喷头20以5r/min转速旋转。高聚物溶液6以一定厚度均匀覆盖于球形喷头表面。将高压发生器11的正极与金属圆环23相连，打开高压发生器11的电源,缓慢增加电压，当电压超过一定数值后，在球形喷头20表面就会出现多股射流19,射流19在飞向金属滚筒16的过程中，射流19被拉伸，溶剂挥发，高聚物固化，形成纳米纤维17沉积在金属滚筒16上。
实施例4
下面采用聚丙烯腈(PAN)与N-N二甲基甲酰胺(DMF)所配制的高聚物溶液制备纳米纤维。配制PAN高聚物溶液的质量分数为10％。将配置好的PAN/DMF高聚物溶液注入在纺丝液贮液瓶7中，用导液管10连接好纺丝液贮液瓶7与刷液槽12。调节金属圆环23的高度使其顶部与球形喷头20的顶部距离为80mm。打开导液管10中间开关8,打开气瓶3的总阀2，调节减压阀1推动活塞4使得高聚物溶液6经过导液管10缓慢流入刷液槽12内，使得高聚物溶液6以一定量存在于刷液槽12中。在油浴槽9中加入硅油5，并用热台加热至设置的温度50℃。将金属滚筒16与地线18连接，金属滚筒16与球形喷头上顶部的距离为300mm，打开连接金属滚筒16的电机15,保证金属滚筒16以50r/min的速度正常旋转。打开电机13通过传动轴14驱动球形喷头20以25r/min转速旋转。高聚物溶液6以一定厚度均匀覆盖于球形喷头表面。将高压发生器11的正极与金属圆环23相连，打开高压发生器11的电源,缓慢增加电压，当电压超过一定数值后，在球形喷头20表面就会出现多股射流19,射流19在飞向金属滚筒16的过程中，射流19被拉伸，溶剂挥发，高聚物固化，形成纳米纤维17沉积在金属滚筒16上。

Claims (10)

1.一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置，包括供液系统、分离电场控制系统、球形旋转喷丝系统和纳米纤维收集系统，其特征在于：所述供液系统包括气瓶(3)、纺丝液贮液瓶(7)、油浴槽(9)和导液管(10)，所述纺丝液贮液瓶(7)设置在油浴槽(9)内，所述纺丝液贮液瓶(7)与导液管(10)到刷液槽(12)形成连通器结构，所述纺丝液贮液瓶(7)通过气管(25)与气瓶(3)连接，所述气管(25)上、靠近气瓶(3)处依次设有总阀(2)和减压阀(1)，所述分离电场控制系统包括高压发生器(11)、金属圆环(23)、圆柱座(24)和支座(26)，所述支座(26)设置在纺丝液贮液瓶(7)上端，所述圆柱座(24)设置在 支座(26)上，所述金属圆环(23)套装在圆柱座(24)上且与高压发生器(11)连接，所述球形旋转喷丝系统包括球形喷头(20)、下球座(22)、上球座(21)、传动轴(14)和传动电机组(13)，所述下球座(22)设置在圆柱座(24)上端，所述下球座(22)中间设有直径大于球形喷头(20)直径的半球槽，所述上球座(21)的上平面与球形喷头(20)的球心相平，所述上球座(21)安装在下球座(22)上，所述球形喷头(20)设置在上球座(21)与下球座(22)之间、且与下球座(22)之间形成刷液槽(12)，所述传动电机组(13)通过传动轴(14)与球形喷头(20)连接，且传动电机组(13)通过传动轴(14)驱动球形喷头(20)转动，所述纳米纤维收集系统包括电机(15)和金属滚筒(16)，所述金属滚筒(16)侧面与地线(18)连接，所述金属滚筒(16)与电机(15)连接，用于驱动金属滚筒(16)转动。
2.根据权利要求1所述的一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置，其特征在于：所述纺丝液贮液瓶(7)、导液管(10)、圆柱座(24)、下球座(22)、上球座(21)、传动轴(14)和油浴槽(9)材质均为聚四氟乙烯材料。
3.根据权利要求1所述的一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置，其特征在于：所述油浴槽(9)内装有硅油(5)。
4.根据权利要求1所述的一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置，其特征在于：所述纺丝液贮液瓶(7)内部设有竖直板，所述竖直板与纺丝液贮液瓶侧壁之间设有活塞(4)，所述活塞(4)上端与气管(25)连接。
5.根据权利要求1所述的一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置，其特征在于：所述导液管(10)直径为2mm-10mm、长度为500mm-1200mm，所述导液管(10)中间设有开关(8)，用于控制高聚物溶液由贮液瓶向刷液槽自由流动。
6.根据权利要求1所述的一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置，其特征在于：所述金属圆环(23)材质为金属铜材料、直径为50mm-300mm，且金属圆环(23)套在圆柱座(24)部分壁厚均匀为1mm-20mm、高度为50mm-200mm，所述金属圆环(23)高出圆柱座(24)部分壁的纵截面为三角形、壁厚从1mm-20mm收窄到三角形上顶点0、且向外有0°-80°的倾角、高度为10mm-20mm。
7.根据权利要求1所述的一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置，其特征在于：所述金属圆环(23)与高压发生器(11)正极连接，且高压发生器(11)的电压调节范围为0-100kv。
8.根据权利要求1所述的一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置，其特征在于：所述下球座(22)为圆柱状、上表面轮廓为一个挖空的下半球，所述下半球的直径大于球形喷头(20)直径0.5mm-5mm，所述上球座(21)为圆柱状、下表面轮廓是一个挖空的上半球，所述上半球的直径略大于球形喷头的直径0.5mm-3mm。
9.根据权利要求1所述的一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置，其特征在于：所述球形喷头(20)材质为金属铜、玻璃或聚四氟乙烯中的一种。
10.一种根据权利要求1所述的一种球形旋转刷式批量化静电纺丝装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
(a)用导液管(10)从纺丝液贮液瓶(7)底部连接刷液槽(12)，关闭设置于导液管(10)中间的开关(8)，然后在纺丝液贮液瓶(7)中装入高聚物溶液(6)；
(b)打开导液管(10)中间的开关(8)，打开总阀(2)，微调气压阀使得高聚物溶液经过导液管缓慢注入刷液槽内；
(c)调节减压阀(1)控制气体流速，使得高聚物溶液(6)在纺丝过程中保持以一定量充满刷液槽(12)；
(d)打开连接金属滚筒的电机(15)的开关，使金属滚筒(16)以一定速度旋转；
(e)打开连接球形喷头的传动电机组(13)的开关，使球形喷头(20)以一定转速旋转；
(f)将高压发生器(11)的正极与金属圆环(23)连接，打开高压发生器电源，缓慢增加电压，当电压到达一定数值后，在球形喷头上就会出现多根射流(19)，射流(19)在飞向金属滚筒(16)的过程中，溶剂挥发，高聚物被拉伸固化，形成纳米纤维(17)沉积收集在圆柱形金属滚筒(16)上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107502957B (zh) * 2017-07-06 2019-12-10 东华大学 批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置及其使用方法
CN107245776B (zh) * 2017-07-19 2019-11-08 东华大学 一种适用于产业化生产纳米纤维纱线装置及其使用方法
CN107955980A (zh) * 2017-12-26 2018-04-24 东华大学 杆传动串联式球形多喷头静电纺丝装置及其使用方法
CN108385174A (zh) * 2018-04-24 2018-08-10 东华大学 一种分离控制电场多孔球形静电纺丝喷头及其纺丝方法
CN108411383B (zh) * 2018-04-24 2021-04-06 东华大学 一种多孔球形静电纺丝喷头及其纺丝方法
CN108660521B (zh) * 2018-05-03 2021-03-05 东华大学 定纺丝液曲率下控制电场分布的球形静电纺丝喷头及其使用
CN108411385A (zh) * 2018-05-03 2018-08-17 东华大学 一种顺重力鸭嘴形静电纺丝装置及方法
CN108611687B (zh) * 2018-05-03 2021-03-05 东华大学 一种多孔纳米纤维批量化制备装置及其使用方法
CN110055599B (zh) * 2019-04-10 2024-04-19 苏州大学 一种有序控制纳米纤维分子排序的纺丝装置及方法
CN110241467B (zh) * 2019-05-23 2021-10-26 东华大学 内锥角式静电纺丝装置及其使用方法
CN110306245A (zh) * 2019-06-28 2019-10-08 大连沃隆峰英鸿纳米科技有限公司 一种静电纺丝纳米纤维用聚合物喷丝针头
CN112376120A (zh) * 2020-11-24 2021-02-19 苏州大学 可控旋转静电纺丝装置
CN112921417A (zh) * 2021-03-29 2021-06-08 苏州大学 用于制取芯-壳结构纳米纤维的静电纺丝装置
CN114277475A (zh) * 2021-12-01 2022-04-05 东华大学 一种具有调温功能花灰纱及其制备方法
CN115287772B (zh) * 2022-08-01 2024-07-12 东华大学 一种气泡均匀分布的分离式空气静电纺丝装置及其使用方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2250266Y (zh) * 1995-11-29 1997-03-26 中日合作浙江奉化来世石材有限公司 喷水旋转石球装置
WO2009156822A1 (en) * 2008-06-24 2009-12-30 Stellenbosch University Method and apparatus for the production of fine fibres
CN103103642A (zh) * 2013-02-22 2013-05-15 东华大学 一种取向静电纺纳米纤维涡流纺成纱装置及方法
CN105506758A (zh) * 2015-11-25 2016-04-20 东华大学 一种锯齿形环状无针式静电纺丝装置及其使用方法
CN105734694A (zh) * 2016-03-08 2016-07-06 西安工程大学 一种气压给液式静电纺丝装置及其制备纳米纤维网的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2250266Y (zh) * 1995-11-29 1997-03-26 中日合作浙江奉化来世石材有限公司 喷水旋转石球装置
WO2009156822A1 (en) * 2008-06-24 2009-12-30 Stellenbosch University Method and apparatus for the production of fine fibres
CN103103642A (zh) * 2013-02-22 2013-05-15 东华大学 一种取向静电纺纳米纤维涡流纺成纱装置及方法
CN105506758A (zh) * 2015-11-25 2016-04-20 东华大学 一种锯齿形环状无针式静电纺丝装置及其使用方法
CN105734694A (zh) * 2016-03-08 2016-07-06 西安工程大学 一种气压给液式静电纺丝装置及其制备纳米纤维网的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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基于静电纺丝技术的取向纳米纤维;蒋敏等;《化学进展》;20160524;第28卷(第5期);第711-726页

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