某手搖感應(yīng)起電機(jī)熔體靜電紡絲裝置設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u20468某手搖感應(yīng)起電機(jī)熔體靜電紡絲裝置設(shè)計(jì)案例 173461.1前言 145631.2實(shí)驗(yàn)裝置與過程 241761.3結(jié)果與討論 4275021.3.1裝置可行性驗(yàn)證 4178611.3.2轉(zhuǎn)速的影響 5259501.3.3紡絲距離的影響 61.1前言現(xiàn)今，國(guó)內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)對(duì)復(fù)合微纖維和納米纖維投入了許多的關(guān)注和研究資金。主要是他們需要一些突出的特點(diǎn)，比如表面質(zhì)量高，體質(zhì)高，復(fù)合材料選擇好。其中，靜電紡絲是最成熟的制備方案之一。根據(jù)紡絲原料的不同狀態(tài)，靜電紡絲分為兩種，包括溶液靜電紡絲和熔融紡絲，其中溶液靜電紡絲在生物醫(yī)學(xué)中的一些應(yīng)用因?yàn)槿軇┯卸舅氐脑蚨艿蕉喾矫娴膰?yán)重制約。不同的是軟化靜電紡絲不使用有機(jī)溶劑，很好的避免了這個(gè)缺點(diǎn)。但由于設(shè)備質(zhì)量欠缺，需要加熱和溫度管理裝置以及加熱裝置和高壓裝置之間的磁引力干擾導(dǎo)致了軟化靜電紡絲的發(fā)展舉步維艱。除了加熱方式不同，標(biāo)準(zhǔn)熔體靜電紡絲裝置的開發(fā)主要集中在噴絲頭和輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上。在本章中，靜電紡絲裝置的改進(jìn)是專門針對(duì)鼓風(fēng)靜電起動(dòng)裝置的。傳統(tǒng)熔體靜電紡絲裝置中的高壓電源非常大，嚴(yán)重影響整個(gè)熔體靜電紡絲裝置的機(jī)動(dòng)性。因此，使用鼓風(fēng)機(jī)來切換標(biāo)準(zhǔn)高壓電源，使得整個(gè)熔體靜電紡絲裝置比標(biāo)準(zhǔn)靜電紡絲裝置具有更高的便攜性和安全性。圖4-1熔體靜電紡絲裝置1.2實(shí)驗(yàn)裝置與過程自組裝置示意圖見圖4-2。運(yùn)動(dòng)過程如4-3所示，手動(dòng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)起動(dòng)器是一種高壓供電設(shè)備。在使用過程中，為了滿足高壓電要求，必須使用手搖動(dòng)感應(yīng)啟動(dòng)器的手柄，通過圓盤上銅片的摩擦將正負(fù)電荷區(qū)保留在兩個(gè)萊頓瓶?jī)?nèi)，就可以實(shí)現(xiàn)高壓要求。加熱裝置溫度可高達(dá)500℃；噴絲頭可以是圓形噴絲頭或圓形金屬針，并與空氣質(zhì)量計(jì)的至少一端相連。(1)預(yù)準(zhǔn)備：找一個(gè)帶有手動(dòng)反應(yīng)啟動(dòng)器的軟靜電紡絲裝置，將直徑約1mm的復(fù)合粒子放入高度成品化的噴絲板中，最近的氣槍尖端朝向噴絲板。(2)軟化靜電紡絲。啟動(dòng)最近的氣槍的能力開關(guān)，開始加熱化學(xué)成分顆粒，用AN紅外測(cè)量系統(tǒng)觀察噴絲板的溫度，調(diào)節(jié)最近的氣槍尖端與機(jī)筒之間的間隙，觀察噴絲板的溫度穩(wěn)定在160-180°C，并出現(xiàn)泰勒錐，開始搖動(dòng)手動(dòng)感應(yīng)啟動(dòng)器的手柄進(jìn)行紡絲，在收集結(jié)束時(shí)，在半導(dǎo)體晶片上找到無紡化學(xué)成分纖維。(3)完全不同的移動(dòng)速度：靜電紡絲，分別為0.5rpm、1.5rpm、1或2rpm。(4)完全不同的分級(jí)距離：調(diào)整噴絲板與分級(jí)終點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)距離，分別在2cm、4cm、6cm、8cm、10cm、12cm、14cm進(jìn)行軟化靜態(tài)旋轉(zhuǎn)。圖4-2自主裝置示意圖圖4-3手動(dòng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)起動(dòng)器1.3結(jié)果與討論1.3.1裝置可行性驗(yàn)證圖4-圖4-4手搖感應(yīng)啟動(dòng)器靜電紡絲中的電壓對(duì)設(shè)備的實(shí)用性和纖維形態(tài)有重要影響。圖4-4(a)為手搖感應(yīng)啟動(dòng)器的電壓與手柄轉(zhuǎn)數(shù)的關(guān)系，說明手搖感應(yīng)啟動(dòng)器在手柄轉(zhuǎn)數(shù)為半打時(shí)電壓穩(wěn)定在15kV左右，可以滿足靜電紡絲裝置的電壓要求。圖4-4(b)顯示了創(chuàng)建的設(shè)備的物理圖，因此進(jìn)行了靜電紡絲實(shí)驗(yàn)獲得的纖維形態(tài)顯示在如圖4-4(c)和(d)中1.3.2轉(zhuǎn)速的影響圖4-5不同轉(zhuǎn)速下纖維形貌圖和直徑規(guī)律統(tǒng)計(jì)圖PCL分別以每秒0.5r、1r、1.5r和幾轉(zhuǎn)的速度靜電紡絲。獲得的纖維形態(tài)見如圖4-5(A-D)，其纖維直徑的常規(guī)統(tǒng)計(jì)面積單位為如圖4-5(a-d)。結(jié)果，纖維的平均直徑從26.31下降到19.53，潛在的原因是運(yùn)動(dòng)速度的增加會(huì)增加電荷積累的速度，形成額外的穩(wěn)定的纖維拉伸，所以最合適的轉(zhuǎn)速是1.5r左右。大約每秒1.5r。1.3.3紡絲距離的影響圖4-6聚乳酸纖維形貌圖和統(tǒng)計(jì)規(guī)律圖4-7聚已內(nèi)酯纖維形貌圖和統(tǒng)計(jì)規(guī)律圖dcdc紡絲距離是影響靜電紡絲的最重要因素之一，包括對(duì)纖維形狀和直徑的良好影響。不同的紡紗距離是2-14厘米。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見如圖4-5和4-6。應(yīng)用數(shù)學(xué)規(guī)律圖可以發(fā)現(xiàn)，一旦紡紗距離從2cm增加到8cm，纖維直徑就會(huì)逐漸減小。一旦紡紗距離延長(zhǎng)到14厘米，纖維直徑就會(huì)加速。PLA纖維直