静电纺丝仪控制程序使用及操作说明

用途及主要技术参数

1、主要用途及适用范围
静电纺丝法（电纺丝）是一种利用高压电场的作用，将聚合物溶液或熔体纺丝成尺度在微米到纳米级的细
纤维的简单而有效的加工工艺，即聚合物喷射静电拉伸纺丝法。由于静电纺丝制备的纤维比传统的纺丝方法细得多，直径一般在数十到上千纳米，并且由电纺加工方法制备的互联孔纳米纤维材料具有极大的比表面积，同时纤维表面还会形成很多微小的二次结构，因此有很强的吸附力以及良好的过滤性、阻隔性、粘合性和保温性等。这些特殊的性质结构使得电纺制备的无纺布，结构与细胞外基质胶原蛋白的结构类似，并且更接近于生物体的结构尺度，因此电纺加工方法制备纳米纤维膜材料特别适用于生物科研领域，例如生物膜、伤口包敷材料、止血材料、人造血管、药物及基因输送、组织工程的支架材料等。
应用领域 ：生物高分子、通用高分子、预聚体纳米纤维制备；高分子共混物纳米纤维的制备；具有纳米孔洞、纳米颗粒、纳米珠串结构的表面或薄膜的制备。
2、主要技术参数

项 目

技术参数

高压发生器电压 0-50KV

喷头直径 0.6-1.6 mm

喷头往返次数 0-30次/分

液体推进器推进速度 0-10 mm/min

收集鼓转速 60-300rpm

温度范围 Rt-80℃

温控精度 ±0 .1℃

电源 220V、380V

重量 350 Kg

静电纺丝机附件清单

1、
推进器（位于机箱顶部），在计算机控制下推动1-5只注射器。注射器暂定为2ml、5ml、10ml和20ml等4种。
2、计算机（19英寸液晶屏）配置：
盒装 速龙 3200+，致铭主板 NVIDIA GA-M51GM-S2G，
金士顿1G DDR2667，鼠标键盘 LG刀锋套装，希捷250G SATA硬盘，
先锋 DVD刻录机。机箱电源 鑫谷额定300W。
3、静电纺丝直流高压专用电源一台（大连产）
输出电压 0-50kV、输出电流0 –2mA、输出功率 : 0-0.3kW之内任选。
电压值从5%－99%额定值连续可调，输入电压: 单相220V±10% 50Hz±10%
显示方式 电压表为4位半LED数码管显示 电流表为3或4位半LED数码管显示。
显示精度： 电压表 0.1V 电流表 1mA。　
显示误差：电压表≤1%±1个字 电流表≤1%±1个字。
4、收集装置：
A、收集金属板装置：不锈钢桌面1个。
B、胶木-铁丝收集架：1个（电纺箱内）。
C、收集筒：直径70mm长度230mm的不锈钢管1只（电纺箱内）。
D、旋转架：1套，在电纺箱内与收集筒连接。
E、旋转收集盘：1个，直径100mm厚8mm不锈钢圆盘与直流调速电机连接，转速300-2000RPM（在电纺箱内水平放置，可人工更换）。
F、磁场收集装置1套，可收集含磁性物质的定向纤维。

5、配件金属针（喷丝头）: 内径为0.5-1.6mm 多种规格科研金属针头各10只；不锈钢3mm四氟管喷头10套；同轴核壳结构双组分喷头10套。

6、可调角度的双喷头架：1套。针头在双喷头架上可垂直排列，也可作0-30±1o倾斜排列。
7、保温箱，1个。已安装在纺丝机上部。长宽高=1100x800x600毫米，铝合金、不锈钢框架组合结构，箱内铝扣板，箱外PVC装饰板，其中间填充轻质耐高温材料。保温箱外的步进电机通过蜗轮蜗杆减速，带动链轮链条使移动台在300毫米长的直线轴承上作往复直线运动。
8、正面为两扇钢化玻璃门。

系统需求

Windows-xp系统，需安装NI Labview Run-time Engine 8.5或NI Labview 8.5，以及NI Visa Run-time Engine或者NI Visa。

软件界面

一、静电纺丝仪控制程序软件界面

软件界面说明：
1、x轴对应注射器推进，y轴对应喷头固定架左右运动。
2、导轨：显示喷头在导轨上的移动。大指针代表喷头，小指针代表移动区间。
3、注射器：显示注射器的推进状态。
4、扫描行程、注射器行程：喷头和注射器各自的移动总长度，仅用来参考，实际情况需人为避免二者运行到一端导致步进电机卡死。喷头导轨两端有光电停止开关以防止这种情况。使用时不需更改。
5、X轴步长、Y轴步长：由仪器本身决定的步进电机每步对应的喷头移动距离和注射器推进长度。使用时不需更改。
6、X轴速度、Y轴速度（输入）：“移动X轴”、“移动Y轴”和纺丝时喷头和注射器移动的速度。
7、X轴移动距离、Y轴移动距离：“移动X轴”、“移动Y轴”功能对应的喷头和注射器的移动距离，可为正值或负值。
8、X轴速度、Y轴速度（输出）：显示喷头和注射器的实际移动速度。
9、X轴当前位置、Y轴当前位置（输出）：显示喷头和注射器当前的位置（相对值）。
10、移动X轴、移动Y轴：单独移动喷头或者注射器。移动距离和速度可设置。
11、计数器清零：将“X轴当前位置”和“Y轴当前位置”显示清零。
12、轴、Y轴（指示灯）：显示喷头和注射器的移动状态。

13、开始：开始推进注射器同时往返运动喷头。注射器推进到位后，喷头将走完一个周期再停止。
14、暂停：在“开始”的状态下暂停两个轴的运动。再次按下可继续。
15、退出：停止程序运行。

二、阿尔法高级测试及演示程序软件界面
（一）系统参数的配置：
1、在系统参数设置框中设置方式、倍率、轴号、模式、初始速度、驱动速度、加速度、减速度和转动方向

方式：有单轴、双轴直线（S曲线）、双轴插补运动三种提示模式，选择“单轴”，对一个轴进行设置，启动时只有一个轴驱动。

倍率、轴号、初始速度、驱动速度、加速度、减速度和转动方向直接在上面设置。

注意：实际的初始速度、驱动速度、加速度、减速度是设定的值与倍率的乘积。例如要设定实际初始速度为1KPPS、驱动速度是80KPPS、加/减速度都是50KPPS/SEC、倍率为10，则应当这样设定：初始速度=100、驱动速度=8000、加/减速度=5000、倍率=10。

2、线性运动控制框：
当在参数设置框选择单轴直线方式时，线性运动控制框有效，能够对直线进行参数设置。

运动方式：选择直线运动方式。

（2）脉冲方式：有连续驱动方式和定长脉冲驱动方式。当选择定长驱动方式时，定长脉冲数框有效，
必须对输出脉冲数设置。
（3）启动：点“启动”，则启动该方式下的直线运动。
（4）外部点动：当设定的是连续驱动方式，点外部点动按钮，当轴的EXPP处于低电平时，启动该轴按照设定的参数正方向驱动，当轴的EXPM处于低电平时，启动该轴按照设定的参数反方向驱动；当设定的是定长驱动方式，点外部点动按钮，轴EXPP处于低电平一瞬间（即出现一个下降沿），启动该轴按照设定的参数正方向定长驱动；轴EXPM处于低电平一瞬间（即出现一个下降沿），启动该轴按照设定的参数反方向定长驱动。
（5）减速停止、立即停止、复位。在运动过程中可以随时用减速停止，立即停止。
3、插补运动控制框：
当参数设置框选择双轴插补运动方式，则插补运动控制框有效，因此，对于电纺实际运动中的单轴直线运动方式，本插补运动控制框不设置。
减速方式：直线插补和固定线速度直线插补是自动减速，圆弧插补不能使用自动减速，必须使用手动减速。在手动减速点框设置手动减速点。
终点坐标、Y轴终点坐标、X轴圆心坐标、Y轴圆心坐标。选择直线插补运动时只需要设定X，Y轴终点坐标，是相对当前位置而言的。例如：设定X轴终点坐标：10000，Y轴终点坐标：10000。则运动后X轴电机发10000个脉冲，Y轴电机也发10000个脉冲。如果是2轴电机带动物体在X，Y轴的2维坐标下，物体在起点为坐标原点（0，0），做一条直线运动，在X轴运动10000步，Y轴运动10000步。（电机是一个脉冲转动一步，不同电机转动一步的角度因电机而异）

4、软件限位：
① 逻辑、实际。选择逻辑寄存器还是实际寄存器。
② 设置上限位和设置下限位。当设置时，如果是正方向转动，当输出脉冲数达到上限位时则开始减速直到停止。如果是反方向转动，当输出脉冲数达到下限位时则开始减速直到停止，点取消则软件限位无效。
设置外部限位信号有效无效：

① 硬件限位：可以选择立即停止和减速停止两轴停止方式。点设置按钮设置为有效。选择好停止方式后，如果是正方向转动，当轴的LMTP出现一个低电平（下降沿），电机按照设定的停止方式停止。如果是反方向转动，当轴的LMTM出现一个低电平（下降沿），电机按照设定的停止方式停止⑼
② 外部停止信号STOP0，S：选择停止号后点设置按钮，则为有效，点取消按钮则无效，有效时，轴的STOPN信号出现一个低电平（下降沿）时，电机立即减速停止
③ 报警信号；点设置设为有效，点取消设为无效。当有效时，轴的ALARM信号出现一个低电平（下降沿）时，电机立即停止
④ 伺服惦记到位信号：点设置设定为有效，点取消设为无效。当有效时，INPOS信号出现一个低电平（下降沿）时，状态框的定位信号变为红色。表示有效。

6、开关量测试

点开始测试按钮，可以用鼠标改变X，Y轴的输出0，1。

X，Y轴的IN0，1信号为24V时为高电平，0V时为低电平。

7、状态显示
① 显示驱动中的速度、加速度、输出脉冲数（逻辑位置计数器）、输入脉冲数（实位计数器）
② 驱动中的限位状态和运动状态

8、速度时间图
红色线代表X轴电机的速度时间图，绿色线代表Y轴电机速度时间图。只能够显示直线运动的速度时间关系。
“移动X轴”、“移动Y轴”和“开始”进行中都可以中途停止。“暂停”只有在“开始”按下后即纺丝状态下才有效。

10、面板左上角有四个按钮，分别为“运行”，“反复运行”，“停止”和“暂停”。程序打开后即处于“运行”状态。程序中的“退出”须在纺丝和移动结束后（待机状态）才能停止运行程序，而面板上的“停止”按钮可以在任何状态下停止程序。

使用方法及注意事项

１、使用方法
（１）使用前*行正确的接线（图１为电纺机线路连接示意图，现场接线以实物为准）。
（２）电脑主机及显示屏按照计算机的正确对应接口进行线路连接。
（３）进行电脑、电纺机及与外部的正确线路连接，连接时注意插口的大小及插接方向，切勿损坏插口。特别注意：电纺控制箱接380Ｖ电源，计算机接220Ｖ电源。
（４）检查并确认所有接线正确无误后，方可进行阿尔法高级测试及演示程序、电纺机控制程序与电纺机的联调。图２、图３为接线完成后的电纺外观图。
（５）打开电纺箱中部的照明、加温及抽风开关，确认箱内照明、加温及抽风系统是否正常工作。
（６）高压电源的联接及检查。使用前检查高压输出线与喷头架上的导电金属板是否接好接牢，极性是
否正确（箱内高压电源线连接见图４）。次使用时电压调节钮逆时针调到头。接通电源顺时针转动调节钮增大电压，此时面板上的数显表头分别显示当前的电压和电流值。特别注意：在未关上玻璃门进行电纺作业时，切勿打开高压直流电源，此时，可拨下高压直流电源与五孔插座的连线。
（７）进行阿尔法高级测试及演示程序与电纺机的联调。当启动测试程序后，确认Ｘ、Ｙ轴的正、反转方向。程序启动时，用手拨箱顶部的Ｙ轴、箱内的Ｘ轴的限位开关，高级测试程序能立即停止工作，Ｘ、Ｙ轴运动停止。
（８）注射器推进泵的调试。打开阿尔法高级测试及演示程序，进行Ｙ轴的正、反转时，注意箱顶推进器上步进电机侧的丝杠的运转方向，尤其注意转动轴端面的箭头方向，当箭头在轴中心线的正上方时，此时停机，方可进行手动完成装电纺液的工作。否则，当转动轴端面箭头离开标示位置，无法用改刀松开推进器齿轮上的螺钉，变丝杠机动为手动，影响装电纺液的速度。
推进泵用一套大功率计算机控制的精密移动平台作为喷头流速流量控制机构（即推进器）来推动1-5只注射器。若5只注射器直径相同，则流速相同。若5只注射器直径不同，则流速比等于直径平方比。
（９）装电纺液。选择合适的注射器（2ml，5ml，10ml和20ml等）和注射器管套，手工吸满溶液后将注射器放入管套。用专用泵前端软管连接好注射器与喷头架上的喷头（即针头）。松开手动旋钮，用手摇动手柄至推杆与与注射器后端接触后在拧紧手动旋钮。

为了安全起见，须将电压调至0并关闭电源后再进行样品的收集处理和推进泵的拆卸更换样品溶液等操作。
图５为注射器推进泵装电纺液后的位置关系。

（１０）喷头架高度调整。根据实验需要选择合适的收集方式（旋转收集和静止收集）。选用旋转收集方式时，顺时针旋转调速钮至适当转速（数显转速表及时显示当前转速）。选择静止时，先将专用不锈钢桌面放入箱内作为实验平台，支撑收集板或收集架。调整喷头架高度使喷头（针头）与收集器上端距离在150-300mm范围。
喷头架高度与收集金属板位置见图６（注：收集金属板装置上的电胶木板、铁丝收集架可以移开）。

（１１）选择收集方式
１、静止收集方式：
①　收集金属板装置：
30cm x30cm收集装置可以配两个电极用来控制电纺丝纤维的方向。根据需要将金属箔板铺垫在收集金属装置上面，电纺针头的正下方。
②　电胶木板、铝丝收集架（图６收集金属板上面）：
铁丝通过电胶木绝缘座，等间距平行排列。丝挂在架上只是小部分与铁丝接触，大部分悬空。铁丝接地（0电位）或高压负极。
２、旋转收集方式：
①　收集筒（图４右侧）：
直径80mm长度320mm的不锈钢管，用大功率电机减速驱动，可进行调速，转速300-3000转/分，用霍尔测速器可精确测定转速。特点：收集到的丝较多且较均匀，高转速有取向，低转速一般无取向。
②　旋转架：
两只直径80mm厚度20mm的铝圆盘之间绷紧连接等距平行排列的铜丝。转速10-100转/分，并可调速，用霍尔测速器可精确测定转速。特点：可在水槽中使用，用水或其他凝固浴将溶剂和电荷带走。收集到的丝较多且较均匀，一般无取向。
３、可调角度的双喷头架：
针头在双喷头架上可垂直排列，也可作0-30±1度倾斜排列。主要用于互不/难相容体系的复合丝的制备。

（１２）喷丝头: 配件金属针
内径为0.2-1.5mm 多种规格科研金属针头，用小鳄鱼夹夹注针头将高压电引入，用四氟软管连接针头。
用带有内径为0.2-2.0mm排孔的1mm厚铝板作为针头支架并将高压电引入。用四氟软管或硅橡胶或透明聚氨酯管连接针头和容量分配器出口。
流速控制。通过步进电机-计算机自动控制。流速: 127 ml/hr(10 ml), 519 ml/hr(60 ml)，最小流速: 0.1μl/hr。精确度: ± < 1%,再现性: ± 0.1%。
推荐两种金属针喷丝头的自制作：
１、双组份同心喷丝头：内管（油组份）内径为0.5-1mm，由A推进器供给油组份；外管（有效组分）内径为1-2mm，由B推进器供给有效组分。
２、三组份同心喷丝头：内管内径为0.5-1mm，由A推进器供给油组份；中管内径为1-1.5mm，由B推进器供给有效组分；外管内径为1.5-2mm，由C推进器供给有效组分。
（１３）箱内温度调控
设定加热温度，根据所需温度高低选择开启加热灯的个数（四分之一开，半开和全开等）。待温度恒定后，才能开启计算机，进行纺丝操作。
（１４）电纺机“湿度％RH”仪表盘调节
１、仪表盘上字符：
显示窗口：“AH” ——Alarm High 上限报警
“AL” ——Alarm Low 下限报警
（例如设定湿度范围为50％－55％，50％为下限，55％为上限）
２、按键： “SET”、“＜”、“∧”、“∨”
３、操作说明
①　首先按 “SET”键，大约5秒后，仪表出现 AH，按“＜”键，出现闪烁数字，此时，通过“∧”、“∨”键可对此闪烁数字进行修改。
②　再按“SET”键，出现AL。先按“＜”键，再按“∧”键或“∨”键，数字递增或递减，若达到设定值，修改完毕，按“SET”键，停止修改，此数字为下限设定值。
③　查看“AH”、“AL”上下限值，通过移位键“＜”停留在需查看位置，再通过“∧”键往上，通过“∨”键往下。
④　显示窗口出现 “oR”字符，此时为待机状态，30秒后自动恢复。若待机时间过长，可关闭面板上“电源”开头，重新启动，仪表盘窗口显示已设定数字。
（１５）电纺机“变频调速”仪表盘调节说明
①　运行按“RUN”键。
②　按仪表盘上调速旋钮，按仪表盘上旋钮标示方向，向顺时针或逆时针转动，可调节转速大小。
（１６）当拨动高压直流电源面板上的0~+500000V电压旋钮时，会在左侧面板上“电压显示”、“电流显示”框中显示出当前电压、电流值，此数值为电纺需要设置的主参数。
（１７）打开静电纺丝仪控制程序，进行程序输入后，启动程序，观查Ｘ、Ｙ轴运动后停止。
（１８）关闭钢化玻璃门，接通高压直流电源，打开静电纺丝控制程序进行电纺。

２、注意事项

（１）进行电纺作业时，严禁未切断高压直流电源而打开钢化玻璃门，用手接触电纺喷丝头金属针及下面的金属铝薄，造成高压直流电源对人体的伤害。确实因电纺作业需要而不切断高压直流电源时，必须用玻璃棒或绝缘体材料拨动金属针下面的铝薄。
（２）电纺机工作异常时，应立即关闭高压直流电源，由专业技术人员进行检查，排除故障后方可进行正常的电纺工作。
（３）进行0~+500000V电压调节时，由先将旋钮逆时针旋到头，再顺时针缓慢调节到所需要电压值。
（４）为电纺箱顶部的推进器换装电纺液时，必须先关闭好高压直流电源。
（５）关闭高压直流电源时，应先按下高压直流电源面板上启、停按钮右侧的“停”，再按下高压直流电源面板上的“电源”按钮，安全关闭高压直流电源。必要时，可取下高压直流电源与电纺机中部右侧五孔插座上的三相插座。

质量保证

用户在遵守正确的使用规则条件下，从使用日起１２个月内，静电纺丝仪因制造质量不良而不能正常工作，本公司免费为用户修理。