利用静电纺丝工艺规模化制备纳米纤维的装置及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102943311102943311B(45)授权公告日2015.01.07(21)申请号201210461888.X(22)申请日2012.11.15(73)专利权人西安工程大学地址710048陕西省西安市金花南路19号(72)发明人刘呈坤张建春来侃孙润军陈美玉姚穆(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人张瑞琪(51)Int.Cl.D01D5/00(2006.01)审查员王夕雯权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图1页附图1页(54)发明名称利用静电纺丝工艺规模化制备纳米纤维的装置及制备方法(57)摘要本发明公开了利用静电纺丝工艺规模化制备纳米纤维的装置及方法，包括有立式静电纺丝装置，其上部有基底材料层，基底材料层两端分别缠绕在滚轴上，滚轴都与电机连接，基底材料层上部有集电极，立式静电纺丝装置包括储液槽，储液槽内有下位针板和上位针板，两针板两端分别通过限位轮与连杆机构连接，连杆机构一端连接有凸轮驱动机构，另一端连接有弹簧，针板上设置有喷丝头，储液槽底部有金属电极，金属电极与直流高压发生器正极和喷丝头下端相连，直流高压发生器负极接地并与集电极相连。本发明还公开了利用上述装置制备纳米纤维的方法。本发明的装置结构简单、扩展性好，制得的纳米纤维直径均匀性好，可广泛用于过滤、医疗化工以及能源等领域。CN102943311BCN102943BCN102943311B权利要求书1/2页1.利用静电纺丝工艺规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于，包括有立式静电纺丝装置，所述立式静电纺丝装置的上部设置有基底材料层(2)，所述基底材料层(2)的两端分别缠绕固定在滚轴上，所述滚轴都与电机连接，所述基底材料层(2)上部设置有集电极(1)，所述立式静电纺丝装置，包括有储液槽(3)，所述储液槽(3)内设置有下位针板(4)和上位针板(5)，所述下位针板(4)和所述上位针板(5)的两端分别通过限位轮(9)与凸轮连杆机构内的连杆机构(12)连接，所述连杆机构(12)的一端连接有凸轮机构，连杆机构的另一端与弹簧连接，所述下位针板(4)和所述上位针板(5)上各设置有多组并联的喷丝头(8)，所述储液槽(3)的底部设置有金属电极(7)，所述金属电极(7)通过导线与直流高压发生器(6)的正极连接，所述金属电极(7)还通过导线和互相并联在一起的所有喷丝头(8)的下端相连接，所述直流高压发生器(6)的负极接地并与所述集电极(1)相连接。2.根据权利要求1所述的利用静电纺丝工艺规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于，所述凸轮连杆机构包括有连杆机构(12)，所述连杆机构(12)包括有转动杆和水平连接杆，所述转动杆下部与所述水平连接杆连接，所述水平连接杆一端连接有消极凸轮(11)，所述消极凸轮(11)与驱动电机(10)连接，所述水平连接杆的另一端通过弹簧(13)与固定板(14)连接，所述下位针板(4)和所述上位针板(5)两端分别通过限位轮(9)与所述凸轮连杆机构中连杆机构(12)内转动杆上部的两端连接。3.根据权利要求1所述的利用静电纺丝工艺规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于，所述凸轮连杆机构替换成气压/液压顶起机构或电磁阀/弹簧摆臂机构中的一种。4.根据权利要求1所述的利用静电纺丝工艺规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于，所述立式静电纺丝装置内的下位针板(4)和上位针板(5)均由绝缘耐腐蚀材料制成。5.根据权利要求1所述的利用静电纺丝工艺规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于，所述立式静电纺丝装置内设置有多对上位针板(5)和下位针板(4)，其中上位针板(5)和下位针板(4)各一件为一对。6.根据权利要求1所述的利用静电纺丝工艺规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于，所述喷丝头(8)是上端开有凹坑的实心喷丝头(15)或与U型聚四氟乙烯管(17)连接的空心喷丝头(16)。7.根据权利要求1所述的利用静电纺丝工艺规模化制备纳米纤维的装置，其特征在于，所述喷丝头(8)与基底材料层(2)之间的距离为10cm～30cm。8.利用静电纺丝工艺规模化制备纳米纤维的装置制备纳米纤维的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、调节制备纳米纤维的环境温度和相对湿度，温度为室温，相对湿度为35％～55％；步骤2、根据要制备的纳米纤维配制纺丝溶液，将纺丝溶液注入储液槽内：1)将聚合物溶解于溶剂中，充分搅拌后配制成所需浓度的纺丝溶液；2)将1)中配制好的纺丝溶液注入到储液槽(3)中，纺丝溶液的加入量为：纺丝溶液的液面高于下位针板(4)上喷丝头(8)的上端，而低于上位针板(5)上喷丝头(8)的上端，并在上位针板(5)和下位针板(4)调到同一平面时，喷丝头(8)在纺丝溶液液面下不少于3