一種制備有序定向纖維的微流體紡絲裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種制備有序定向纖維的微流體紡絲裝置，實現一種無高電壓流、安全、節能、便捷的一種紡絲過程。該裝置包括有微流泵1、控制面板I2、注射噴絲器3、平板接收器5、旋轉電機8、步進電機平移臺9、控制面板II14和控制面板III15，其中微流泵1安裝在平板接收器5上，注射噴絲器3安裝在微流泵1上并通過其針頭4與平板接收器5上的接收板6連接，平板接收器5安裝在旋轉電機8上，旋轉電機8安裝在步進電機平移臺9的底座10上，步進電機平移臺9上還安裝有控制水平方向的移動來控制絲的間距從而實現微絲間距的定量控制的平移步進電機12，旋轉電機8和步進電機平移臺9分別與控制面板II14和控制面板III15連接。
【專利說明】一種制備有序定向纖維的微流體紡絲裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微流體機械紡絲的設備，更具體地說涉及一種制備有序定向纖維的微流體紡絲裝置。
【背景技術】
[0002]目前，世界各國生產企業和科研單位普遍使用的紡絲裝置主要是靜電紡絲裝置，熔融紡絲裝置，模板拉絲等。而用于定向紡絲的方法主要是利用依靠接收器和電場控制。最典型的方法之一:如靜電紡絲是基于高壓靜電場下摻雜磁性納米粒子的導電流體產生高速噴射，用兩個電極或者滾筒式接收器接收，形成定向排布的微纖維；或者是接收器添加兩個電極，賦予噴絲處電荷，有效形成平行絲。然而，這些相對成熟的方法在定向操控微絲方面還是存在很大的挑戰:①在紡制粘性較大或近乎絕緣的聚合物溶液熔體或溶液時，難以克服表面張力形成噴射流；②由于是在高壓靜電場下，對于安全簡便節能的要求有待提高；③收集的正列紡絲只是趨于平行或者正交，且難于收集各種角度的網格正列。因此需要開發一種新的制備有序定向纖維的微流體紡絲裝置以解決現有技術存在的問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于解決現有技術存在的問題與不足，提供一種制備有序定向纖維的微流體紡絲裝置，該裝置通過提供機械力，用于能紡出定向均一的有序微絲，形成各種正交矩陣的網格，實現紡絲圖案用于圖案化，并實現一種無高電壓流、安全、節能、便捷的一種紡絲過程。
[0004]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0005]本發明的制備有序定向微纖維的微流體紡絲裝置，其包括有雙通道微流泵1、控制面板12、注射噴絲器3、開放式平板接收器5、旋轉電機8、步進電機平移臺9、控制面板1114和控制面板11115，其中雙通道微流泵I安裝在開放式平板接收器5上，注射噴絲器3安裝在雙通道微流泵I上并通過其針頭4與開放式平板接收器5上的接收板6連接，開放式平板接收器5安裝在旋轉電機8上，開放式平板接收器5上的接收板6和卷筒16固定在旋轉電機8定向卷繞絲上，旋轉電機8安裝在步進電機平移臺9的底座10上，步進電機平移臺9上還安裝有控制水平方向的移動來控制絲的間距從而實現微絲間距的定量控制的平移步進電機12，旋轉電機8和步進電機平移臺9分別與控制面板1114和控制面板III15連接。
[0006]本發明的制備有序定向微纖維的微流體紡絲裝置，其進一步的技術方案是所述的開放式平板接收器5的兩端固定在旋轉電機8上，可實現任意調控微絲相對接收器的角度。
[0007]本發明的制備有序定向微纖維的微流體紡絲裝置，其進一步的技術方案還可以是所述的平移步進電機12可以往返旋轉，帶動步進電機平移臺9的轉軸13反向旋轉使得收集平行絲的方向來回疊加，形成致密的膜。
[0008]本發明的制備有序定向微纖維的微流體紡絲裝置，其進一步的技術方案還可以是所述的雙通道微流泵I雙通道垂直放置，注射噴絲器3垂直安裝于開放式平板接收器5上方。
[0009]本發明的制備有序定向微纖維的微流體紡絲裝置，其進一步的技術方案還可以是所述的開放式平板接收器5為滾筒式接收，可使收集均一定向。
[0010]本發明的制備有序定向微纖維的微流體紡絲裝置，其進一步的技術方案還可以是所述的平移步進電機12可根據程序調控控制旋轉順時針還是逆時針以便轉換成控制開放式平板接收器5水平移動的方向，可使接收器來回收絲。
[0011]本發明的工作過程如下:常溫常壓下，將聚合物溶液置入所述的注射器中，設置推進速率的旋轉電機8速率，先挑出一根纖維連在上述所述的接收器上，由接收器上的玻璃片旋轉卷繞處連續均一的絲。步進平移臺9設置步進平移速率，使得卷出的絲位置隨之偏移，理論等間距收集使之可以不重疊，得到等間距平行微絲正列。
[0012]如上可得第一層平行微絲正列，調換玻璃片接收器的角度，換成垂直的安置在旋轉電機上，接收器卷絲時第二層以90°的方向疊加在第一層上，兩層垂直相交行形成正交網格。亦可玻璃片與第一層任意角度安裝在旋轉電機上，接收與第一層成任意角度的第二層平行陣列絲，兩層疊加形成多角度的網格。
[0013]通過接收器的自由安裝，可以實現紡織纖維網格化的要求，還可實現對粘性較大和近乎絕緣的聚合物溶液的微流體紡絲，擺脫傳統靜電紡絲對原料的限制，并且能有效控制單纖維的接收位置和范圍，因此，本發明型能夠進一步滿足大規模工業化生產的要求，并且結構簡單，操作方便，避免千伏的高壓使之節能環保安全。
[0014]本發明與現有技術相比具有以下的有益效果:通過微流體的推動力和接收器的拉力，可避免危險的高壓技術或熔融紡絲所需的高溫條件，實現常溫常壓下仿制均一定向的微絲，還可以實現近乎絕緣的聚合物熔體或溶液的靜電紡絲，擺脫傳統對絕緣原料的限制，并且能有效控制單纖維的接收位置和范圍，因此，本發明能夠促進定向紡絲的要求，并且重復性好，工藝簡單，操作方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明裝置的結構示意圖。
[0016]圖2是開放式平板接收器示意圖。
[0017]圖3是正交網格接收示意圖。
[0018]圖4是可控角度網格接收示意圖。
[0019]圖5是本發明實施例2紡出的PVP正列微纖維網格的體式顯微鏡圖片。
[0020]圖6是本發明實施例3紡出的PVP可控角度的網格的體式顯微鏡圖片。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明型。這些實例僅用于說明本發明型而不用于限制本發明型的范圍。
[0022]實施例1
[0023]本發明的制備有序定向微纖維的微流體紡絲裝置，其包括有雙通道微流泵1、控制面板12、注射噴絲器3、開放式平板接收器5、旋轉電機8、步進電機平移臺9、控制面板1114和控制面板11115，其中雙通道微流泵I安裝在開放式平板接收器5上，注射噴絲器3安裝在雙通道微流泵I上并通過其針頭4與開放式平板接收器5上的接收板6連接，開放式平板接收器5安裝在旋轉電機8上，旋轉電機8提供拉絲的機械力，開放式平板接收器5上的接收板6和卷筒16通過鐵夾固定器7固定在旋轉電機8定向卷繞絲上，旋轉電機8安裝在步進電機平移臺9的底座10上，步進電機平移臺9上還安裝有控制水平方向的移動來控制絲的間距從而實現微絲間距的定量控制的平移步進電機12，旋轉電機8和步進電機平移臺9分別與控制面板1114和控制面板III15連接。所述的開放式平板接收器5的兩端固定在旋轉電機8上，可實現任意調控微絲相對接收器的角度。所述的平移步進電機12可以往返旋轉，帶動步進電機平移臺9的轉軸13反向旋轉使得收集平行絲的方向來回疊加，形成致密的膜。所述的雙通道微流泵I雙通道垂直放置，注射噴絲器3垂直安裝于開放式平板接收器5上方。所述的開放式平板接收器5為滾筒式接收。所述的平移步進電機12可根據程序調控控制旋轉順時針還是逆時針以便轉換成控制開放式平板接收器5水平移動的方向，可使接收器來回收絲。
[0024]常溫常壓下，將聚合物溶液置入所述的注射器中，設置推進速率為0.lmL/h。旋轉電機8速率設置為800rad/min，先挑出一根纖維連在上述所述的接收器上，由接收器上的接收板6即玻璃片旋轉卷繞處連續均一的絲。步進平移臺9設置步進平移速率為20mm/min，使得卷出的絲位置隨之偏移，理論等間距收集使之可以不重疊，得到等間距平行微絲正列。
[0025]如上可得第一層平行微絲正列，調換玻璃片接收器的角度，換成垂直的安置在旋轉電機上，接收器卷絲時第二層以90°的方向疊加在第一層上，兩層垂直相交行形成正交網格。亦可玻璃片與第一層任意角度安裝在旋轉電機上，接收與第一層成任意角度的第二層平行陣列絲，兩層疊加形成多角度的網格。
[0026]通過接收器的自由安裝，可以實現紡織纖維網格化的要求，還可實現對粘性較大和近乎絕緣的聚合物溶液的微流體紡絲，擺脫傳統靜電紡絲對原料的限制，并且能有效控制單纖維的接收位置和范圍，因此，本發明型能夠進一步滿足大規模工業化生產的要求，并且結構簡單，操作方便，避免千伏的高壓使之節能環保安全。
[0027]實施例2
[0028]裝置如實施例1所述，取3g聚乙烯吡咯烷酮(Mw=1300000)溶于IOg乙醇(99.5%)中，磁力攪拌溶解成均勻聚合物溶液。常溫常壓下，將聚合物溶液置入注射器中緊緊安裝在微流泵上，設置推進速率為0.lmL/h。旋轉電機速率設置為800rad/min，先挑出一根纖維連在玻璃片接收器上，由玻璃片旋轉卷繞處連續均一的絲。步進平移速率設置為10mm/min，使得卷出的絲位置隨之偏移，理論等間距收集使之可以不重疊，得到等間距平行微絲正列。
[0029]實施例3
[0030]裝置如實施例1所述，取3g聚己內酯(Mw=SOOOO)溶于IOg三氯甲烷中，磁力攪拌溶解成均勻聚合物溶液。常溫常壓下，將聚合物溶液置入注射器中緊緊安裝在微流泵上，設置推進速率為0.lmL/h。旋轉電機速率設置為800rad/min，步進平移速率設置為12mm/min，得到等間距平行微絲正列。
[0031]實施例4
[0032]裝置如實施例1所述，取2.5g聚丙烯酰胺(Mw=300000)溶于IOg去離子水中，磁力攪拌溶解成均勻聚合物溶液。常溫常壓下，將聚合物溶液置入注射器中緊緊安裝在微流泵上，設置推進速率為0.lmL/h。旋轉電機速率設置為600rad/min，步進平移速率設置為 lOmm/min,得到等間距平行微絲正列。
【權利要求】
1.一種制備有序定向微纖維的微流體紡絲裝置，其特征在于包括有雙通道微流泵(I)、控制面板I (2)、注射噴絲器(3)、開放式平板接收器(5)、旋轉電機(8)、步進電機平移臺(9)、控制面板II (14)和控制面板III (15)，其中雙通道微流泵(I)安裝在開放式平板接收器(5 )上，注射噴絲器(3 )安裝在雙通道微流泵(I)上并通過其針頭(4 )與開放式平板接收器(5)上的接收板(6)連接，開放式平板接收器(5)安裝在旋轉電機(8)上，開放式平板接收器(5)上的接收板(6)和卷筒(16)固定在旋轉電機(8)定向卷繞絲上，旋轉電機(8)安裝在步進電機平移臺(9)的底座(10)上，步進電機平移臺(9)上還安裝有控制水平方向的移動來控制絲的間距從而實現微絲間距的定量控制的平移步進電機(12)，旋轉電機(8)和步進電機平移臺(9)分別與控制面板II (14)和控制面板III (15)連接。
2.根據權利要求1所述的制備有序定向微纖維的微流體紡絲裝置，其特征在于所述的開放式平板接收器(5)的兩端固定在旋轉電機(8)上，可實現任意調控微絲相對接收器的角度。
3.根據權利要求1所述的制備有序定向微纖維的微流體紡絲裝置，其特征在于所述的平移步進電機(12)可以往返旋轉，帶動步進電機平移臺(9)的轉軸(13)反向旋轉使得收集平行絲的方向來回疊加，形成致密的膜。
4.根據權利要求1所述的制備有序定向微纖維的微流體紡絲裝置，其特征在于所述的雙通道微流泵(I)雙通道垂直放置，注射噴絲器(3)垂直安裝于開放式平板接收器(5)上方。
5.根據權利要求1所述的制備有序定向微纖維的微流體紡絲裝置，其特征在于所述的開放式平板接收器(5)為滾筒式接收。
6.根據權利要求1所述的制備有序定向微纖維的微流體紡絲裝置，其特征在于所述的平移步進電機(12)可根據程序調控控制旋轉順時針還是逆時針以便轉換成控制開放式平板接收器(5)水平移動的方向，可使接收器來回收絲。
【文檔編號】D01D5/00GK103757717SQ201410014785
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月14日 優先權日:2014年1月14日
【發明者】陳蘇, 許玲玲, 王彩鳳 申請人:南京捷納思新材料有限公司