一種具有加熱功能的電紡納米纖維膜制備裝置制造方法及圖紙

一種具有加熱功能的電紡納米纖維膜制備裝置，涉及一種電紡納米纖維制備裝置。噴頭固定在供液裝置上，滾筒內(nèi)設(shè)電熱元件；滾筒軸一端為金屬電極，金屬電極接高壓電源負(fù)極并接地；絕緣棒一端與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸相連，絕緣棒另一端與滾動(dòng)軸金屬端固定連接，滾筒軸另一端絕緣，滾筒軸軸端內(nèi)部形成一中空連線孔；滾筒表面設(shè)測溫元件；測溫元件接數(shù)控溫度單元，數(shù)控溫度單元與繼電器相連，繼電器連接電熱元件，構(gòu)成溫度控制部件；弧形保溫罩與滾筒同軸，弧形保溫罩固定在保溫罩支撐架上；滾筒支撐架與電機(jī)支撐架安裝于水平移動(dòng)裝置上；水平移動(dòng)裝置與平移電機(jī)相連。可實(shí)現(xiàn)對(duì)電紡絲過程納米纖維有序沉積、納米纖維膜性均勻控制、納米纖維加熱同步完成。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種電紡納米纖維制備裝置，尤其是涉及一種具有加熱功能的電紡納米纖維膜制備裝置。
技術(shù)介紹
納米纖維以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣泛的注意，納米纖維制造及應(yīng)用的研究近年來已經(jīng)成為微納米技術(shù)、先進(jìn)制造、紡織、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的關(guān)注的熱點(diǎn)之一，并已經(jīng)開發(fā)多種納米纖維制備技術(shù)。基于電紡耦合噴印的靜電紡絲技術(shù)是制備納米纖維的常用方法之一。相比于其他制備技術(shù)，靜電紡絲具有設(shè)備簡單、操作方便、材料適用性強(qiáng)、可噴印溶液粘度高等優(yōu)點(diǎn)，因而在近些年得到了迅猛的發(fā)展。靜電紡絲通過施加靜電高壓作為紡絲溶液拉伸噴射的動(dòng) 力，靜電紡絲過程黏彈性溶液在外電場的作用下發(fā)生形變產(chǎn)生泰勒錐，并誘使溶液從泰勒錐尖射出。在直流高壓作用下，靜電紡絲過程受到施加電壓、電荷密度、溶液特性、空間電場分布等方面因素的影響，直接影響了電紡納米纖維的表面形貌和沉積位置；傳統(tǒng)靜電紡絲射流存在螺旋無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，納米纖維在收集板上呈無序隨機(jī)分布且纖維表面形貌難以進(jìn)行有效控制，這已經(jīng)成為限制靜電紡絲技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的主要因素。研發(fā)一種穩(wěn)定生產(chǎn)、可獲得整體形貌、取向良好的連續(xù)纖維的靜電紡絲裝置，對(duì)于納米纖維的生產(chǎn)以及相關(guān)的領(lǐng)域具有重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。靜電紡絲裝置主要由電源、噴頭和接收板三個(gè)部分構(gòu)成。通過改造收集板獲得有序納米纖維己成為提高靜電紡絲噴射過程的可控性的有途徑之一，如中國專利 ZL2087181130. 3、ZL20720634252. 12、ZL2077179139. 4 提出利用作周向運(yùn)動(dòng)的收集板以獲得取向均勻的納米纖維，但噴射過程噴頭與收集板中心相對(duì)位置保持固定，影響了納米纖維膜厚度的均勻性，限制了納米纖維膜的應(yīng)用。劉艷(劉艷.納米金屬氧化物/聚合物復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用研究.福州福建師范大學(xué)，2008.)指出，復(fù)合材料由于其優(yōu)良的綜合性能和性能的可設(shè)計(jì)性，被廣泛應(yīng)用于航空航天及人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制得具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的新材料已成可能。聚合物與納米無機(jī)材料復(fù)合是提高材料力學(xué)性能的有效途徑；同時(shí)，以靜電紡絲法制備了 ZnO納米纖維，進(jìn)而制備不用環(huán)氧納米復(fù)合材料，并對(duì)纖維進(jìn)行差熱.熱重分析、紅外光譜、X射線粉末衍射、掃描電鏡(SEM)等表征。結(jié)果表明，煅燒后的納米纖維表面光滑，直徑約70nm。伍暉(伍暉.電紡絲納米纖維的制備、組裝與性能.北京清華大學(xué)，2009.)指出，只要實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)恰當(dāng)，電紡絲可以被應(yīng)用與制備任何氧化物納米纖維材料，例如金屬，功能氧化物、氮化物、硫化物等，也完全有可能被加工成納米纖維結(jié)構(gòu)。如電紡絲法制備氧化鋅納米纖維、納米金屬氧化物/聚合物復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用研究等文獻(xiàn)中以聚乙烯醇(PVA)與乙酸鋅的混合溶液為前驅(qū)體，采用靜電紡絲法制得乙酸鋅/PVA復(fù)合纖維，經(jīng)煅燒后得到直徑分布均勻的ZnO納米纖維。雖提到了制備功能性氧化納米纖維的方法，但復(fù)合纖維的制備與加熱處理得到氧化納米纖維的過程是獨(dú)立分開的，需要電紡、加熱氧化等多個(gè)獨(dú)立流程，實(shí)驗(yàn)周期長，涉及設(shè)備多。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供可實(shí)現(xiàn)對(duì)電紡絲過程納米纖維的有序沉積、納米纖維膜性均勻控制、納米纖維加熱同步完成的一種具有加熱功能的電紡納米纖維膜制備裝置。本專利技術(shù)設(shè)有供液裝置、噴頭、滾筒、測溫元件、高壓電源、數(shù)控溫度單元、繼電器、滾筒支撐架、滾筒軸、電熱元件、弧形保溫罩、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、絕緣棒、滾筒軸金屬端、平移電機(jī)、水平移動(dòng)裝置、保溫罩支撐架和電機(jī)支撐架；所述噴頭固定在供液裝置上，通過調(diào)節(jié)供液裝置的給進(jìn)速度，可以控制靜電紡絲過程溶液的供給速度；滾筒內(nèi)設(shè)有電熱元件，用于控制收集纖維時(shí)的溫度；滾筒軸一端為金屬電極，所述金屬電極接高壓電源負(fù)極并接地；絕緣棒的一端與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸相連，絕緣棒的另一端與滾動(dòng)軸金屬端固定連接，滾筒軸另一端絕緣，滾筒軸軸端內(nèi)部形成一中空連線孔，以供與電熱元件連接的導(dǎo)線部分長度穿設(shè)；滾筒表面設(shè)有測溫元件；測溫元件與數(shù)控溫度單元連接，數(shù)控溫度單元再與繼電器相連，繼電器連接電熱元件，構(gòu)成溫度控制部件；弧形保溫罩與滾筒同軸，可降低電熱元件加熱后的熱量損耗，弧形保溫罩固定在保溫罩支撐架上；滾筒支撐架與電機(jī)支撐架一起安裝于水平移動(dòng)裝置上；水平移動(dòng)裝置與平移電機(jī)相連，用于調(diào)節(jié)滾筒軸向移動(dòng)。·本專利技術(shù)通過調(diào)節(jié)滾筒的轉(zhuǎn)速及軸向運(yùn)動(dòng)速度，當(dāng)滾筒的轉(zhuǎn)速與纖維的噴射速度相匹配時(shí)，可以克服射流的無序螺旋運(yùn)動(dòng)獲得有序納米纖維。靜電紡絲過程中滾筒在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)同時(shí)進(jìn)行往復(fù)軸向平動(dòng)，在誘使納米纖維有序沉積的同時(shí)也促進(jìn)納米纖維在收集板上的均勻分布，以提高納米纖維膜厚度的均勻性。而納米纖維收集過程同時(shí)進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)納米纖維加熱處理的同步進(jìn)行。本專利技術(shù)集成了加熱、滾筒收集板、滾筒移動(dòng)等功能于一體，可實(shí)現(xiàn)納米纖維的快速有序制備、納米纖維膜均勻性控制和納米纖維加熱處理等過程的同步完成。附圖說明圖I為本專利技術(shù)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例的滾筒與電機(jī)連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本專利技術(shù)實(shí)施例的滾筒收集結(jié)構(gòu)示意圖。在圖廣3中，各標(biāo)記為1、供液裝置；2、溶液槽；3、噴頭；4、滾筒；5、測溫元件；6、高壓電源；7、數(shù)控溫度單元；8、繼電器；9、連線孔；10、滾筒支撐架；11、滾筒軸；12、電熱元件；13、弧形保溫罩；14、旋轉(zhuǎn)電機(jī)；15、電機(jī)輸出軸；16、絕緣棒；17、滾筒軸金屬端；18、平移電機(jī)；19、水平移動(dòng)裝置；20、保溫罩支撐架；21、電機(jī)支撐架。具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說明。本專利技術(shù)實(shí)施例設(shè)有供液裝置I、噴頭3、滾筒4、測溫元件5、高壓電源6、數(shù)控溫度單元7、繼電器8、滾筒支撐架10、滾筒軸11、電熱元件12、弧形保溫罩13、旋轉(zhuǎn)電機(jī)14 (Ml)、絕緣棒16、滾筒軸金屬端17、平移電機(jī)18 (M2)、水平移動(dòng)裝置19、保溫罩支撐架20和電機(jī)支撐架21 ;所述噴頭3固定在供液裝置I上，通過調(diào)節(jié)供液裝置I的給進(jìn)速度，可以控制靜電紡絲過程溶液的供給速度；滾筒4內(nèi)設(shè)有電熱元件12，用于控制收集纖維時(shí)的溫度；滾筒軸11 一端為金屬電極，所述金屬電極接高壓電源6負(fù)極并接地；絕緣棒16的一端與旋轉(zhuǎn)電機(jī)14的輸出軸相連，絕緣棒16的另一端與滾動(dòng)軸金屬端17固定連接，滾筒軸11另一端絕緣，滾筒軸11軸端內(nèi)部形成一中空連線孔9，以供與電熱元件12連接的導(dǎo)線部分長度穿設(shè)；滾筒4表面設(shè)有測溫元件5 ;測溫元件5與數(shù)控溫度單元7連接，數(shù)控溫度單元7再與繼電器8相連，繼電器8連接電熱元件12，構(gòu)成溫度控制部件；弧形保溫罩13與滾筒4同軸，可降低電熱元件12加熱后的熱量損耗，弧形保溫罩13固定在保溫罩支撐架20上；滾筒支撐架10與電機(jī)支撐架21 —起安裝于水平移動(dòng)裝置19上；水平移動(dòng)裝置19與平移電機(jī)18相連，用于調(diào)節(jié)滾筒4軸向移動(dòng)。以下以制備氧化鋅納米纖維膜為例，結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)具體工作原理和操作過程進(jìn)行詳細(xì)的說明。利用本專利技術(shù)的制備過程如下I.制備電紡絲前驅(qū)體溶液。 用PVA粉末和去離子水?dāng)嚢枧渲?%PVA聚合物水溶液，將O. 5g醋酸鋅加入2.5gPVA溶液中，對(duì)混合溶液進(jìn)行攪拌，獲得均勻、透明、澄清、無色、粘稠的前驅(qū)體溶液。溶液在室溫下靜置5h左右備用。2.電紡絲裝置搭接及實(shí)驗(yàn)室前準(zhǔn)備。所述的溶液槽2裝有前驅(qū)體溶液，通過調(diào)節(jié)供液裝置I的給進(jìn)速度本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有加熱功能的電紡納米纖維膜制備裝置，其特征在于設(shè)有供液裝置、噴頭、滾筒、測溫元件、高壓電源、數(shù)控溫度單元、繼電器、滾筒支撐架、滾筒軸、電熱元件、弧形保溫罩、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、絕緣棒、滾筒軸金屬端、平移電機(jī)、水平移動(dòng)裝置、保溫罩支撐架和電機(jī)支撐架；所述噴頭固定在供液裝置上；滾筒內(nèi)設(shè)有電熱元件；滾筒軸一端為金屬電極，所述金屬電極接高壓電源負(fù)極并接地；絕緣棒的一端與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸相連，絕緣棒的另一端與滾動(dòng)軸金屬端固定連接，滾筒軸另一端絕緣，滾筒軸軸端內(nèi)部形成一中空連線孔；滾筒表面設(shè)有測溫元件；測溫元件與數(shù)控溫度單元連接，數(shù)控溫度單元再與繼電器相連，繼電器連接電熱元件，構(gòu)成溫度控制部件；弧形保溫罩與滾筒同軸，弧形保溫罩固定在保溫罩支撐架上；滾筒支撐架與電機(jī)支撐架一起安裝于水平移動(dòng)裝置上；水平移動(dòng)裝置與平移電機(jī)相連。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫道恒，何廣奇，王翔，林奕宏，邱小椿，杜曉輝，徐兵，鄭高峰，
申請(專利權(quán))人：廈門大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：