[發明專利]電紡噴頭單元，電紡液成絲裝置及靜電紡絲機

有效

• 申請號: 201310241028.X
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103334163A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 楊穎;劉琦;劉芬;梁幸幸;黎忠孝
• 申請（專利權）人: 清華大學;張家港智電可再生能源與儲能技術研究所有限公司
• 主分類號: D01D4/02
• 分類號: D01D4/02;D01D5/00
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本發明屬于紡織機械領域，涉及一種電紡噴頭單元，電紡液成絲裝置及靜電紡絲機。

背景技術

靜電紡絲技術是A?Formhals在1934年提出的一種制備連續納米纖維材料的方法。該技術是利用電場力將高聚物溶液在靜電場中形成射流，進而拉伸成納米尺寸的絲，也就是納米纖維，該納米纖維在接收裝置上形成類似非織造布狀的納米纖維膜纖維氈。這種納米纖維膜具有良好的光學、電學、電磁學等方面的性質，因而在電子光學、生物醫學、微納米器件等領域具有潛在的應用價值。目前，靜電紡絲已成為制取納米纖維,以及納米纖維膜最重要、最有效的方法。但靜電紡絲纖維的直徑較細，所以產量低，且提供牽伸力的電場容易受到干擾，阻礙了工業化的生產和應用。Tomaszewksi?等研究發現，針頭數量和產量呈線性相關。為了提高納米纖維的產量，使用多針頭進行靜電紡是一種非常有效的方式。為了提高納米纖維的產量，使用多針頭進行靜電紡是一種非常有效的方式。但多針紡存在亟待解決的問題。

首先，當針頭之間的距離較小時，針頭的電場會相互干擾產生強烈的畸變，常規的針頭排布是無法保證針頭電場的相同，同時不同針頭噴出的射流會由于攜帶同種電荷而發生相互排斥，射流運動也將變得更加復雜，兩者共同作用使針頭尖端液滴不穩定，并容易造成針頭堵塞或液滴滴落，導致納米纖維的直徑均勻性變差，從而使得獲得的納米纖維膜質量變差。

其次，當針頭超過一定數量時，每根針中的溶液的流量和流速變得難于控制。由此會造成不同針頭中電紡絲狀態的巨大差別，即流量少的針頭停紡，流量大的針頭出現滴液的情況，電紡電壓變得不容易確定。因而無法保證均勻射流，纖維形貌變差，所形成的納米纖維膜質量變差。

此外，當紡絲的針頭數超過一定數量，針頭之間的的電場力相互排斥，電紡纖維向周邊的擴散嚴重，難于收集，導致形成的納米纖維成膜的厚度不一，均勻度變差。

基于以上因素，僅僅單純增加針頭的數量并不能獲得高質量的電紡納米纖維膜，因此嚴重制約了靜電紡絲技術的產業化應用，多針靜電紡的應用未取得實質性進展。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種電紡噴頭單元，電紡液成絲裝置及靜電紡絲機，可以實現大規模生產納米纖維薄膜。

一種電紡噴頭單元，包括一底盤以及多個電紡針頭，該底盤上具有多個電紡針頭插孔，每一個電紡針頭插孔中設置有一個電紡針頭，每一電紡針頭具有一進液部及出液部，每一電紡針頭的進液部的長度相等，所述多個電紡針頭分成平行間隔分布的多排，中間排電紡針頭連成的直線過底盤的中心，該中間排電紡針頭的數量是n個，n為偶數，該n個電紡針頭平均分布在底盤中心的兩側且相對于底盤中心對稱，每一側相鄰的電紡針頭之間的距離為???????????????????????????????????????????????，相鄰排電紡針頭所在直線之間的距離是；相對于所述中間排電紡針頭連成的直線對稱分布有2m排電紡針頭，m為正整數，所述2m排電紡針頭中任意排電紡針頭中相鄰的電紡針頭的距離為；任意一排電紡針頭，當電紡針頭數為奇數時，中間的一根定義為中心針頭，當電紡針頭數為偶數時，中間兩根的長度一致，定義為中心針頭，任意一排電紡針頭，遠離中心針頭的電紡針頭長度逐漸減小，并且關于中心針頭對稱分布，同一排中相鄰的電紡針頭之間的長度差為;各排的中心針頭的長度逐漸變短，相鄰的兩排之間的中心針頭的長度差為。

本發明合理調整了噴頭單元電紡針頭的內徑、長度、間距、排列方式，解決了由于多針靜電紡針頭之間電場相互干擾產生電場畸變導致的靜電紡射流不穩定、滴液等問題，顯著改善了紡絲纖維質量。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的靜電紡絲機的結構示意圖。

圖2為本發明實施例提供的靜電紡絲機的分液器的剖視圖。

圖3為本發明實施例提供的靜電紡絲機的分液器的錐型殼體的剖視圖。

圖4為本發明實施例提供的靜電紡絲機的分液器的蓋體的俯視圖。

圖5為本發明實施例提供的靜電紡絲機的電紡液成絲裝置的俯視圖。

圖6為本發明實施例提供的靜電紡絲機的噴頭單元的底盤俯視圖。

圖7為本發明實施例提供的靜電紡絲機的另一種噴頭單元的底盤俯視圖。

圖8為本發明實施例提供的靜電紡絲機的噴頭單元的底盤上，某一排電紡針頭的分布請情況。

圖9為本發明實施例提供的靜電紡絲機的噴頭單元的底盤上，各排電紡針頭的中心電紡針頭的長度關系示意圖。

圖10為本發明實施例提供的靜電紡絲機制備PI纖維膜SEM照片。