本發(fā)明涉及靜電紡絲設備，具體涉及一種可對紡絲溶液進行直接加熱的靜電紡絲設備。

背景技術：

靜電紡絲是一種特殊的纖維制造工藝，聚合物溶液或熔體在強電場中進行噴射紡絲。在外加電場的作用下，醫(yī)用注射器針頭處的液滴會由球形變?yōu)閳A錐形(即“泰勒錐”)，并從圓錐尖端延展得到纖維細絲。這種方式可以生產(chǎn)出納米級直徑的聚合物細絲。

目前市場上的靜電紡絲設備根據(jù)紡絲溶液的不同主要分為溶液型靜電紡絲、熔融型靜電紡絲，對于溶液型靜電紡絲設備，靜電紡絲溶液主要是由醫(yī)用注射器盛裝，其通過微量泵實現(xiàn)對紡絲溶液的供給并經(jīng)由導流管和紡絲噴頭與外加電場相連，從而實現(xiàn)靜電紡絲的過程?，F(xiàn)在市場上的溶液型靜電紡絲設備主要是常溫下的靜電紡絲設備，其僅能調(diào)節(jié)靜電紡絲時的環(huán)境溫度，且溫度的調(diào)節(jié)范圍較窄，在0℃～80℃之間，這對靜電紡絲的研究和設備的優(yōu)化具有較大的局限性，因此，能夠大幅度調(diào)節(jié)靜電紡絲溶液的溫度就成了目前科研領域要攻克的課題之一。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種能夠在靜電紡絲過程中對靜電紡絲溶液進行直接加熱的靜電紡絲設備。

本發(fā)明目的通過下述技術方案來實現(xiàn)：一種帶有紡絲溶液溫度控制部件的靜電紡絲設備，包括靜電紡絲設備，還包括紡絲溶液溫度控制部件，所述紡絲溶液溫度控制部件包括紡絲溶液腔體和紡絲溶液溫度控制系統(tǒng)，所述紡絲溶液腔體為圓柱形金屬腔體，所述金屬腔體上部通過固定螺絲固定在懸掛臂上并懸掛在靜電紡絲設備內(nèi)部，所述金屬腔體內(nèi)盛裝紡絲溶液的腔體壁中均勻安裝4～8根電阻加熱棒和1個電熱偶，電阻加熱棒和熱電偶與紡絲溶液溫度控制系統(tǒng)相連接，所述電阻加熱棒用于對金屬腔體和紡絲溶液進行加熱，所述熱電偶用于反饋金屬腔體的溫度，所述紡絲溶液溫度控制系統(tǒng)用于控制加熱溫度，所述金屬腔體內(nèi)設有推進活塞，所述推進活塞與金屬腔體內(nèi)壁配合實現(xiàn)對紡絲溶液的封裝，所述推進活塞與推進桿連接，所述推進桿與步進電機輸出端連接，步進電機輸入端與靜電紡絲控制系統(tǒng)連接，所述金屬腔體底部設有噴頭連接口，所述噴頭連接口通過溶液導出管與噴頭連通。

本發(fā)明以實現(xiàn)常用靜電紡絲設備全部功能為基礎，通過采用多個電阻加熱棒對紡絲溶液腔體進行加熱，從而實現(xiàn)對紡絲溶液的加熱，可使紡絲溶液的加熱溫度達到500℃，之后再加高電壓進行靜電紡絲過程。通過采用升高溶液溫度的方式，實現(xiàn)較高溫度下的靜電紡絲從而達到高溫下制備納米纖維的目的。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

(1)本發(fā)明設備可以通過對紡絲溶液直接加熱實現(xiàn)在高溫下的靜電紡絲。

(2)本發(fā)明設備設有多根電阻加熱棒，對紡絲溶液的加熱更均勻。

附圖說明

圖1為一種帶有紡絲溶液溫度控制部件的靜電紡絲設備結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1所示設備的紡絲溶液腔體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2所示紡絲溶液腔體的仰視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明：

如圖1～3所示，本發(fā)明實施例的一種帶有紡絲溶液溫度控制部件的靜電紡絲設備，包括：步進電機1、懸掛臂2、推進桿3、固定螺絲4、紡絲溶液腔體5、熱電偶6、電阻加熱棒7、溶液導出管8、噴頭9、靜電紡絲控制系統(tǒng)10、溶液溫度控制系統(tǒng)11，其中，紡絲溶液腔體5選用圓柱形鑄鐵腔體，外徑為65mm，壁厚為11mm，高度為100mm，鑄鐵腔體上部設有4個固定螺孔5-1，鑄鐵腔體通過4個固定螺絲4固定在懸掛臂2上，并懸掛在靜電紡絲設備內(nèi)部；盛裝紡絲溶液的腔體壁5-1中均勻設有6個加熱棒安裝孔5-4和1個熱電偶安裝孔5-6，用于安裝6根電阻加熱棒7和1個熱電偶6，電阻加熱棒的直徑為8.0mm，長度為50mm，電阻加熱棒可使紡絲溶液的加熱溫度達到500℃。熱電偶選用鉑銠合金熱電偶，直徑為3.0mm，長度為32mm。電阻加熱棒7和熱電偶6與紡絲溶液溫度控制系11統(tǒng)電連接。紡絲溶液溫度控制系統(tǒng)用于溶液溫度調(diào)節(jié)與控制，其通過熱電偶反饋的溫度信息，根據(jù)目標溫度調(diào)節(jié)電阻加熱棒的電流、電壓，實現(xiàn)對靜電紡絲溶液溫度的控制，從而使紡絲溶液穩(wěn)定在目標溫度，其顯示屏可顯示目標溫度和當前溫度，以便對靜電紡絲過程進行控制。圓柱形鑄鐵腔體內(nèi)設有推進活塞5-2，推進活塞與金屬腔體內(nèi)壁配合實現(xiàn)對紡絲溶液的封裝，推進活塞與推進桿3連接，推進桿3與步進電機1輸出端連接，步進電機1輸入端與靜電紡絲控制系統(tǒng)10連接，鑄鐵腔體底部設有噴頭連接口5-5，噴頭連接口5-5通過溶液導出管8與噴頭9連通。噴頭連接口5-5與溶液導出管8通過m10的螺口相連接，溶液導出管為黃銅材質(zhì)，出口外徑為3.0mm，管壁厚度為0.75mm。

本發(fā)明設備的安裝及工作過程如下：

(1)將配置好的溶液裝到紡絲溶液腔體5內(nèi)，并通過推進活塞5-2將紡絲溶液密封于紡絲溶液腔內(nèi)，通過噴頭連接口5-5安裝好靜電紡絲的溶液導出管8與噴頭9；

(2)將裝有靜電紡絲溶液的腔體通過4個固定螺孔5-1用固定螺絲4安裝到懸掛臂2上；

(3)將推進活塞5-2與推進桿3通過定位孔相連以實現(xiàn)推進活塞并與步進電機1相連，以實現(xiàn)對紡絲溶液的推送；

(4)將6根電阻加熱棒放入加熱棒安裝孔5-4內(nèi)并固定，同時將熱電偶安裝于熱電偶安裝孔5-6內(nèi)，并連接好溶液溫度控制系統(tǒng)10以實現(xiàn)對靜電紡絲溶液溫度的控制；

(5)接通電源，通過溶液溫度控制系統(tǒng)10調(diào)節(jié)溫度至目標溫度，待一段時間至達到目標溫度并保持穩(wěn)定；

(6)接通靜電紡絲設備的電源，調(diào)節(jié)電壓、接收板距離至合適參數(shù)，待電壓穩(wěn)定后即可進行靜電紡絲過程；

(7)打開靜電紡絲控制系統(tǒng)11的電腦及相關軟件，在z軸控制模塊中通過調(diào)節(jié)相關參數(shù)控制靜電紡絲過程。

技術特征：

技術總結(jié)
本發(fā)明提供一種帶有紡絲溶液溫度控制部件的靜電紡絲設備，包括紡絲溶液溫度控制部件，紡絲溶液溫度控制部件包括紡絲溶液腔體和紡絲溶液溫度控制系統(tǒng)，紡絲溶液腔體為圓柱形金屬腔體，金屬腔體內(nèi)盛裝紡絲溶液的腔體壁中均勻安裝4～8根電阻加熱棒和1個電熱偶，電阻加熱棒和熱電偶與紡絲溶液溫度控制系統(tǒng)相連接，金屬腔體內(nèi)設有推進活塞，推進活塞與金屬腔體內(nèi)壁配合實現(xiàn)對紡絲溶液的封裝，推進活塞與推進桿連接，推進桿與步進電機輸出端連接，步進電機輸入端與靜電紡絲控制系統(tǒng)連接，金屬腔體底部設有噴頭連接口，噴頭連接口通過溶液導出管與噴頭連通。本發(fā)明采用電阻加熱棒對紡絲溶液直接加熱，其加熱溫度可達500℃，實現(xiàn)在高溫下的靜電紡絲。

技術研發(fā)人員：范長增;賈浩
受保護的技術使用者：燕山大學
技術研發(fā)日：2017.07.24
技術公布日：2017.10.20