CN101624728A - 聚合物电纺纳米纤维系统 - Google Patents
聚合物电纺纳米纤维系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101624728A CN101624728A CN200810127866A CN200810127866A CN101624728A CN 101624728 A CN101624728 A CN 101624728A CN 200810127866 A CN200810127866 A CN 200810127866A CN 200810127866 A CN200810127866 A CN 200810127866A CN 101624728 A CN101624728 A CN 101624728A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrospinning
- nanofiber
- head
- voltage
- spinning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 23
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 7
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000002498 deadly effect Effects 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种聚合物电纺纳米纤维的系统。它涉及纺织、生物医学、滤膜技术及蓄电池隔膜等等。本发明通过极化喷管型喇叭口电纺头的采用及对每个电纺头采用分隔储能电场，从而不仅几十上百倍地增加单电纺头的电纺能力，而且确保每一个纺丝头具有一个相对独立的电场，从根本上解决了一般电纺纳米纤维装置中影响电纺量的关键问题：纺丝头间的互相干扰抑制喷丝量问题，从而能够有效确保每一个电纺头具有稳定独立的喷丝量。由此解决了目前一般电纺技术中数量上不去的难题，实现了能够设计制造具有商业价值的聚合物电纺纳米纤维生产设备。
Description
技术领域
聚合物电纺纳米纤维在众多领域具有极其诱人的应用，如纺织、生物医学、滤膜及蓄电池隔膜等等。它涉及多种学科：高电压技术，高分子化学与物理、机械设备，电气控制自动化等。主要是高电压技术与高分子化学与物理领域。
背景技术
聚合物电纺技术有记载不仅是上世纪30年代问世甚至更早。尽管这项当今由于纳米技术引起国际科技界众多领域表现出极大的兴趣的项目，几十年来都并没有很好发展起来，包括众多申请的专利技术也没有看到在市场上取得比较大的商业效果。这是由于它面临的最大问题是电纺纳米纤维的数量受到了极大的限制。这就是这项技术没能大规模推广应用的症结所在。
发明内容
本发明的目的就是要解决聚合物电纺技术的产量问题。本发明针对现行聚合物电纺纳米纤维普遍采用的针型纺丝头喷液量少及现在常用电路上的严重缺陷，从高电压技术与高分子科学基础出发解决两大问题：
首先创造出一种极化喷管型喇叭口电纺头，在溶液泵保证溶液恒压供给的条件下，能够以多于一般针型纺丝头几倍与几十倍的量进行喷发；
其次，根据现行一般电纺电路的致命弱点：电场对多纺头电纺量的抑制，设计采用一种专用电路技术，确保每一个纺丝头具有一个相对独立的电场，从根本上解决了一般电纺纳米纤维装置中直接影响电纺纳米纤维量的关键问题：纺丝头间的互相干扰抑制喷丝量问题，从而能够有效确保每一个电纺头具有稳定独立的喷丝量。
在上述解决两大问题的基础上就能够保证：成倍增加电纺丝头就能成倍增加纺丝量。这样，从根本上解决过去电纺纳米纤维量上不去的问题。而是能够设计制造出多电纺丝头与产量成线性比例倍增、创造出具有商业价值的聚合物电纺纳米纤维生产线。
本发明的工作框图：
(见附图8)
附图说明
图1是聚合物电纺纳米纤维系统主要组成部分布置图。
图2是小喇叭形电纺头实施例。它由小喇叭形喷纺丝口1，极化毛细管段2与料盒连接段3组成。
图3是多针形电纺头实施例。每个电纺头由4根内径为φ0.5-0.8毛细管针1与极化毛细管段2与料盒连接段3组成。
图4是每个电纺头建立独立电场的隔离电路之一。它由高压直流电源1、隔离高压整流二极管或高压硅堆2与储能电容器3组成。4是去连接电纺头。
图5是每个电纺头建立独立电场的隔离电路之二。它由升压变压器1、限流电抗器2、倍压电容3、倍压整流二极管或高压硅堆4、倍压整流与隔离二极管或高压硅堆5与储能电容器6组成。7是去连接电纺头。
图6是小喇叭形电纺头工作时的排列布置图，所有的电纺头根据聚合物电纺纳米纤维设备的宽度分组排成两排，间隔按照等边三角形布置。电纺头之间均相同的距离布置。
图7是多针形电纺头工作时的排列布置图，所有的电纺头根据聚合物电纺纳米纤维设备的宽度分组排成两排，间隔按照等边三角形布置。电纺头之间均相同的距离布置。
图8是聚合物电纺纳米纤维系统框图。
具体实施方案
本发明的一个实施例是图1。工作流程是：在设计、加工、组装完成如图1装置后，根据不同需要使用机械调整装置6调整电纺头1与接收装置3间的距离，一般为100-250mm，同时将根据不同用度需要配置的不同的聚合物溶液，通过供料系统2送至每个电纺头1。启动高压直流电源4，在每个电纺头1与接收装置3间建立起一个相对独立的10-50KV高压电场。这时在静电场对聚合物溶液作用的极化与带电过程，并在电场力的作用下，形成多种Taylor锥与喷发形成纳米纤维引向相反极性的接收装置。通过电纺头的扫描运动机构5使纳米纤维在接收装置上比较均匀。随着接收装置转动运动机构7就可以连续获得直径为几纳米到亚微米、厚度比较均匀的10微米-102微米的纤维膜。为了溶剂挥发在电纺段下方设置调温热风系统8。接收装置3形成的类似无纺布的纳米纤维膜，通过高温后处理装置增强膜的机械强度与去静电，就可以通过收膜系统卷绕为成膜。这套聚合物电纺纳米纤维系统，可以根据不同的目的，采用不同的原料不同的形式从而应用于不同的领域。
申请人已就本发明的聚合物电纺纳米纤维系统的构思及实施例作出了详细说明，对于相关的专业技术人员在此基础上可作出的各种变换与改进，但是这些变换与改进没有脱离本发明的精神，都是在权利要求书所限定的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种聚合物电纺纳米纤维的系统，其特征在于包括：
一组或几组带有几十上百个具有独立电路系统、带正或负极性的高电压的电纺头，每个电纺头具有小喇叭(或针形)喷纺丝口，极化管段和溶液连接头三部分组成；
一个与电纺头相对带负或正极性的接地装置，采用传送带式或作圆周运动的圆筒作为接收收集纳米纤维的机械装置；
一个能够电动调节电纺头与接收装置距离、喷丝电纺头均匀横向扫描运动和连续接受纳米纤维接收装置的运动系统；
一个分组联系所有电纺头的恒压聚合物溶液的料盒，向每个电纺头提供恒压聚合物溶液；
一个向电纺头和收集装置提供能够产生正或负极性高电压的高压直流电源；
一套为了电纺聚合物纳米纤维连续生产与保证质量所必需的各种辅助装置。
2.按照权利要求1所述的系统，其中所述的喷纺丝口具有小喇叭形状、一头多针形状；小喇叭和针头后面有一段10-15mm的极化段，然后是与料液连接的连接段；它们上下两排按正三角形顶点布置。
3.按照权利要求1所述的系统，其中所述的两排喷纺丝口中线与收集纳米纤维装置水平直径方向相对或成一角度相对。
4.按照权利要求1所述的系统，其中所述的独立电路系统是将每个纺丝头采用高压整流二极管或高压整流硅堆和储能电容组成的电路与其他纺丝头隔离开来，形成自己独立的电场单元。
5.按照权利要求1所述的系统，其中所述的高压直流电源是输出带储能电容器的高频或工频升压的高压直流电源，也可以是输出带储能电容器的倍压高压直流电源。
6.按照权利要求1所述的系统，其中所述的恒压料盒是在料液泵提供料液后可以调节纺丝头出口静压来调节实际纺丝溶液量，从而保证每个纺丝头稳定纺丝所需的溶液量。
7.按照权利要求1所述的系统，其中所述的辅助装置是保证连续生产所需的电纺室温控系统、溶剂回收装置、后处理装置、导向纠偏装置、保证质量的测厚装置、张力控制装置和收膜装置等等。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101278663A CN101624728B (zh) | 2008-07-07 | 2008-07-07 | 聚合物电纺纳米纤维系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101278663A CN101624728B (zh) | 2008-07-07 | 2008-07-07 | 聚合物电纺纳米纤维系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101624728A true CN101624728A (zh) | 2010-01-13 |
| CN101624728B CN101624728B (zh) | 2012-07-04 |
Family
ID=41520714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008101278663A Active CN101624728B (zh) | 2008-07-07 | 2008-07-07 | 聚合物电纺纳米纤维系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101624728B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104480641A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-01 | 江西先材纳米纤维科技有限公司 | 一种高压静电针纺聚酰亚胺纳米纤维的大规模连续化织造系统 |
| CN104532482A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-22 | 江西先材纳米纤维科技有限公司 | 无针静电纺聚合物纳米纤维的大规模快速连续化制造系统 |
| CN104532483A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-22 | 江西先材纳米纤维科技有限公司 | 无针静电纺聚酰亚胺纳米纤维的大规模连续化制造系统 |
| CN111996666A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-11-27 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 一种钛纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
| CN112011891A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-01 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 非层状钼纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
| CN112030351A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-04 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 钛纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
| CN112030349A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-04 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 一种非层状钼纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
| CN112064205A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-11 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 钯纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1272478C (zh) * | 2003-07-02 | 2006-08-30 | 东华大学 | 一种纺丝原液及其制备与应用 |
| CN100351437C (zh) * | 2005-02-06 | 2007-11-28 | 苏州大学 | 纳米级再生蜘蛛丝纤维及其制备方法 |
| CN1300398C (zh) * | 2005-08-24 | 2007-02-14 | 天津大学 | 壳聚糖/碳纳米管静电纺丝膜的制备方法 |
| CN100362148C (zh) * | 2006-04-21 | 2008-01-16 | 东南大学 | 静电纺丝法制备低密度多孔二氧化锡纳米纤维激光靶材料 |
| CN1958890A (zh) * | 2006-11-08 | 2007-05-09 | 中国科学院广州化学研究所 | 一种具有核/壳结构的蓄热调温超细复合纤维及其制备方法 |
| CN100526524C (zh) * | 2007-02-02 | 2009-08-12 | 吉林大学 | 微纳米纤维的无溶剂电纺丝法制备方法 |
-
2008
- 2008-07-07 CN CN2008101278663A patent/CN101624728B/zh active Active
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104480641A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-01 | 江西先材纳米纤维科技有限公司 | 一种高压静电针纺聚酰亚胺纳米纤维的大规模连续化织造系统 |
| CN104532482A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-22 | 江西先材纳米纤维科技有限公司 | 无针静电纺聚合物纳米纤维的大规模快速连续化制造系统 |
| CN104532483A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-22 | 江西先材纳米纤维科技有限公司 | 无针静电纺聚酰亚胺纳米纤维的大规模连续化制造系统 |
| CN104532482B (zh) * | 2015-01-06 | 2016-09-14 | 江西先材纳米纤维科技有限公司 | 无针静电纺聚合物纳米纤维的大规模快速连续化制造系统 |
| CN111996666A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-11-27 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 一种钛纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
| CN112011891A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-01 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 非层状钼纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
| CN112030351A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-04 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 钛纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
| CN112030349A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-04 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 一种非层状钼纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
| CN112064205A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-11 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 钯纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
| CN111996666B (zh) * | 2020-09-08 | 2021-11-30 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 一种钛纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
| CN112030351B (zh) * | 2020-09-08 | 2021-11-30 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 钛纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
| CN112064205B (zh) * | 2020-09-08 | 2021-11-30 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 钯纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
| CN112030349B (zh) * | 2020-09-08 | 2022-02-15 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 一种非层状钼纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
| CN112011891B (zh) * | 2020-09-08 | 2022-02-15 | 北京康烯科技创新研究有限公司 | 非层状钼纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101624728B (zh) | 2012-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101624728B (zh) | 聚合物电纺纳米纤维系统 | |
| CN203583021U (zh) | 一种平板电极多喷头辅助静电纺丝装置 | |
| CN103603065B (zh) | 一种无针头式静电纺丝装置 | |
| CN201908162U (zh) | 一种制备纳米纤维连续长纱的装置 | |
| CN203583028U (zh) | 一种纳米纤维制备装置 | |
| CN102828259A (zh) | 一种锯齿式无针头静电纺丝装置 | |
| CN101538746A (zh) | 取向可控静电纺丝纳米聚合物纤维的制备原理及新方法 | |
| CN101565878A (zh) | 超细纳米蛛网/纳米纤维复合型防护材料制造装置 | |
| KR20110026185A (ko) | 전기방사를 이용한 나노섬유 웹의 제조장치 및 제조방법 | |
| CN105369367B (zh) | 一种精密供液的无针喷头静电纺丝设备 | |
| CN102433596B (zh) | 一种泰勒锥喷头静电纺丝取向纳米纤维的收集装置及方法 | |
| CN102260930A (zh) | 一种收集取向纳米纤维装置及方法 | |
| CN105586644A (zh) | 一种制备蓬松纳米纤维的电纺装置 | |
| CN101328618A (zh) | 具有特殊网纹电极的静电纺丝机及其应用方法 | |
| CN103993376A (zh) | 一种制备纳米纤维束的静电纺丝装置 | |
| CN207362375U (zh) | 一种手持式静电纺丝设备 | |
| CN103590121A (zh) | 一种线性射流无喷头式静电纺丝装置 | |
| CN106498514A (zh) | 一种制备定向纳米纤维的静电纺丝方法 | |
| CN201334539Y (zh) | 一种新型缠绕式静电纺丝装置 | |
| CN103215665A (zh) | 一种复式环形电极静电纺丝装置 | |
| CN212247594U (zh) | 一种抗静电自粘带表面处理改性系统 | |
| CN203715801U (zh) | 静电纺丝装置 | |
| CN105821494B (zh) | 一种制备纳米纤维的细线型静电纺丝装置 | |
| CN107916461A (zh) | 静电纺丝法制备聚丙烯腈‑n,n‑二甲基甲酰胺纤维的方法 | |
| US11746440B2 (en) | System and method for electrospinning superfine fiber bundling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |