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实验室高压静电纺丝机
                                        高压静电纺丝机 --- 实验室研发自制纳米纤维首选设备

                                                                                                         

一,Electrospinning静电纺丝工艺介绍:

高压静电纺丝装置可用于制备20-1000nm直径的超细纤维,纳米纤维具有非常高的比表面积,超细的直径,以及极大的孔隙率,超过100余种聚合物都可经由该设备制备纳米纤维.

在静电纺丝工艺过程中,将聚合物溶液或熔体加上几千至几万伏的高压静电,从而在毛细管针尖和接地的纤维收集装置间产生一个强大的电场。当电场力施加于液体的表面时,将在表面产生电流,由于相同电荷相斥导致电场力与液体表面张力的方向相反。当电场力施加于液体的表面时,将产生一个向外的力。如果电场力的大小等于聚合物溶液或熔体的表面张力时,带电液滴就悬挂在毛细管的末端并处在平衡状态。随着电场力增大,在毛细管末端呈半球状的液滴在电场力的作用下将被拉伸成圆锥状,这就是泰勒锥。当电场力超过一个临界值后,它将克服液滴的表面张力形成射流。而在静电纺丝过程中,液滴通常具有一定的静电压并处于一个电场当中。因此,当射流从毛细管末端向接收装置运动的时候,都会出现加速现象,这导致了射流在电场中的拉伸,最终在接收装置上形成纳米纤维。

                                   

                                       

二,纺丝材料:


天然聚合物: 牛奶、巧克力、蛋白质、胶原、水凝胶、海藻酸钠、纤维素等;

合成聚合物: PLGA、PCL、PLLA、尼龙、PVDF、PVA、PEO、PAN;

陶瓷材料:  羟基磷灰石、二氧化钛、氧化锡、氧化硅等

复合纤维:  碳纤维、PAN基、PBI基等。

 

三,应用领域:

污染废物处理: 重金属离子吸附、酸碱水处理、有机废气处理、有机废水处理、小分子污染物吸附等;

过滤分离: 悬浮颗粒、PM2.5口罩、汽燃机过滤膜、水体过滤、筛选、油水分离、萃取、海水淡化等;

生物医药: 药物载送、敷料、药物提取、组织工程支架、生物检测、化妆品、抗菌防菌、人造器官、酶固定等;新能源: 有机物太阳能电池、锂离子电极材料、钠离子电池材料、燃料电池、锂电池隔膜、光催化水解等;

电子信息: 气敏传感器、湿敏传感器、生物检测、柔性电路、微流体芯片、微纳米器件等;

催化: 有机物废水废气催化处理、光催化、化学催化等;

国防军工: 导弹隔热、隐身吸波、轻质隔热材料、电磁屏蔽等;其他: 食品加工、复合增强、防腐保鲜、防水透湿、气凝胶、高温隔热保暖等。

 

 

四,产品型号分类:

产品共分五款:实验室研发基础版; 实验室高性能专业版; 实验室高性能智能版; 生物医药专用版 (请来电咨询不同型号规格性能配置差异)

                                                

实验室高性能专业版:配备正、负高压电源;绝缘内壁,纺丝箱体洁净;配备单喷头,多喷头,同轴喷头,并肩喷头等多种喷头系统;配备平板收丝器,滚筒收丝器,笼状收丝器,超定向收丝器,细轴收丝器,碟状收丝器等不同的收丝器;喷头和收丝器关联运动系统;可独立控制的双通道微量泵等,满足不同的实验需求,可制备多种形态的纳米纤维,制得的纤维膜均匀,厚度可调。

实验室高性能智能版:配备正、负高压电源;绝缘内壁,纺丝箱体洁净;配备单喷头,多喷头,同轴喷头,并肩喷头,V型喷头等多种喷头系统;配备平板收丝器,X-Y运动平台,滚筒收丝器,旋转平行电极收丝器,细轴收丝器,碟状收丝器等不同的收丝器;喷头和收丝器关联运动系统;可独立控制的四通道微量泵等,满足不同的实验需求,可制备多种形态的纳米纤维。喷头和收丝器运动由触摸屏控制系统完成,参数可调。       

               

生物医药专用版:整机采用优质不锈钢SS304制成,配备绝缘PPPE内壁,纺丝箱体洁净,无死角,所有角落都可轻易擦净。配备单喷头,多喷头,同轴喷头,并肩喷头,V型喷头等多种喷头系统;以及平板收丝器,X-Y运动平台,滚筒收丝器,旋转平行电极收丝器,细轴收丝器,碟状收丝器等不同的收丝器;喷头和收丝器关联运动系统;可独立控制的四通道/八通道微量泵等,满足不同的实验需求,可制备多种形态的纳米纤维。喷头和收丝器运动由触摸屏控制系统完成,参数可调。该设备包含2个标准型号:桌面型,滚筒展开面积300*300mm及落地式,滚筒展开面积900*700mm,特殊尺寸可定制。

 

五,喷头选择分类:

 

 1. 二层同轴及三层同轴喷头:

同轴喷头可用于制作中空结构的纳米纤维,壳核结构的纳米纤维,微米纤维等。运用同轴喷射技术,可以将不同性质的聚合物结合在一起制成具有特殊性能的纳米纤维。另外,有一些纺丝性能差的聚合物也可以用同轴喷射技术制备成性能特异的纳米纤维,如可将可纺性差的聚合物用在同轴喷头的外层,而纺丝性能好的聚合物作为内层结构。另外,同轴喷头也可作为气流辅助喷头使用。根据需要可以内层通气体,也可以外层通气体。

二层及三层同轴喷头具有超高同心度,各层喷头直径、长度可任意调节,超长针头,低电压激发,各层针头可任意更换等优势。

 

2. 并肩喷头及并列喷头:

可用于制作2种不同性质的聚合物结合在一起制成具有特殊性能的纳米纤维。另外, 同时纺2种纤维, 通过后处理去除其中一种纤维, 有助于提高纤维膜的孔隙率, 增大比表面积。

左侧并肩喷头纺出的纤维膜的复合纤维膜, 2种纤维紧紧靠在一起。

右侧并列喷头纺出的纤维膜是混合纤维膜, 2种纤维自由混合在一起。

 

 

3. 多通道岛形喷头(Islands-in-the-sea spinneret):

可用于制作3种以上不同成分类似电缆形状的复合纤维。运用岛形喷射纺丝技术,可以将不同性质的聚合物结合在一起制成具有特殊性能的纳米纤维。另外,同时纺N种纤维,通过后处理去除其中一种或N种纤维,有助于提高纤维膜的孔隙率,增大比表面积。

 

4.定制多喷头:

多喷头静电纺丝技术是目前广泛用于纳米纤维量产的主要方法,我司可提供各种规格和数量的多喷头组合,配合特殊的智能运动系统,可以生产高均匀性的纤维膜,满足实验室小试—中试—量产的所有需求。

 

5. 微量电纺喷头(Tubeless spinneret)

实验室使用的高压静电纺丝机,常将计量泵外置,放在机箱外面,避免计量泵的电机被高压击穿,同时保持机箱内部的洁净空间。通常,注射器和纺丝针头之间通过软管连接,但有时如果原料价格昂贵,特别在生物医药领域,1ml的原料可能价值数千或上万元,根本无法使用软管。我司工程师通过巧妙的设计制作出的微量电纺喷头(Tubeless spinneret),完美解决了这一问题,不但可以将微量泵放在机箱外面,而且不需要用软管传输液体,只要有0.5ml的溶液,就可电纺(电喷),节省珍贵的原料。

 

五,收丝器选择分类:

在静电纺丝中, 旋转收丝器是实验室用来收集定向纤维膜的主要装置之一, 是最简单有效的办法。通过不同的直径/长度比, 结合一定的旋转速度, 可以制备定向排列, 或者是均匀分布的纳米纤维膜。

- 大面积定向纤维收丝器: 展开面积B5, A4,或其他规格可定制

 

- 平板收丝器

角度可调平板收丝器。可以直接将金属薄膜,塑料薄膜直接放在平台上收丝。玻璃片也可以直接放在上面收丝。

 

- 落地式纺丝机的滚筒的展开面积可达到1m*0.7m

 

- 超定向纤维收丝器: 一般认为,线速度越大,收集到的纤维定向程度越高。因此如果需要定向性最好的纤维,可以考虑直径很大的碟状收丝器。但是碟状收丝器能收集的纤维面积非常小,或者只能收集到一根线状或带状的膜。为了提高定向纤维的收集面积,我们设计了厚碟收丝器,获得了很好的效果。

- 细轴收丝器 (人工血管专用)在实验过程中,我们发现一个有趣的现象,细轴收丝器有时候会收集到类似井字排列的纤维。

 

- 细丝收丝器 (0.8mm 直径,材质不锈钢)

 

- 碟状收丝器是收集定向程度最高的纤维膜的方法之一

 

在静电纺丝中,平行电极收丝器是实验室用来收集定向纤维膜的主要装置之一,平行电极收丝器收集到的纤维定向程度高。

- 静止的平行电极收丝器,这个平行电极收丝器使用灵活方便,每个电极间的间距可调,电极的尺寸可以定制

- 旋转的平行电极收丝器(笼状收丝器)笼状收丝器的转速可以自由调节,1~5000rpm都可以精确实现。轴的间距和数量可以定制。实验室标配的版本笼状直径为110mm,长度250mm

 

- 磁性电极收丝器也是制备取向纤维的方法之一

                            

 

- 水浴收丝器有静态水浴收丝器和动态水浴收丝器。静态水浴可以制备取向纤维,也可以接收其他形态的纤维。动态水浴根据使用要求则有不同的设计方案。

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