[發明專利]一種雙層花瓣形噴頭的靜電紡絲裝置

有效

• 申請號: 201310334445.9
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN103451751A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 楊衛民;劉兆香;劉曉鳳;李好義;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D4/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

一種雙層花瓣形噴頭的靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領域。

背景技術

隨著納米技術的研究和發展，靜電紡絲已經成為目前比較熱門和更有效制造超細纖維的方法。制備時，溶液或熔體在電壓的作用下形成泰勒錐，隨著電壓不斷增大，泰勒錐克服自身表面張力形成噴射細流，飛向接收裝置，并不斷固化形成纖維。目前，通過靜電紡絲方法成功制得了幾十種聚合物纖維，制得的纖維直徑一般在幾微米之間，甚至達到納米級。靜電紡絲的設備簡單、操作容易、工藝過程不破壞材料本體，所制備的纖維在過濾、醫學、航空等領域有很廣闊的應用前景。??

目前已有的靜電紡絲裝置普遍或多或少的存在生產效率相對較低、流量不均勻等問題，而且大多數研究都集中在單個裝置的研究，例如噴頭結構設計、工藝過程等，本發明則針對熔體靜電紡絲存在的缺陷，對整個靜電紡絲裝置進行改進，包括進料系統、加熱裝置、噴頭等，對總體結構進行優化，從而提高靜電紡絲生產效率，獲得均勻纖維。??

發明內容

本發明提出一種雙層花瓣形噴頭的靜電紡絲裝置，可針對上述問題，克服靜電紡絲裝置生產效率相對較低、流量不均勻等缺陷，同時還可以使纖維更均勻、更纖細。

實現上述目的的方案是：一種雙層花瓣形噴頭的靜電紡絲裝置，主要包括電機、聯軸器、上料筒、下料筒、接收裝置、高壓靜電發生器、噴頭、加熱裝置、螺桿、銅環滑動軸承和溫度傳感器。電機和上料筒通過長螺栓連接，將電機支撐于上料筒上方；上料筒和下料筒通過四個均布的短螺栓連接，以方便拆裝；螺桿上端通過聯軸器和電機連接，螺桿下端置于上料筒和下料筒的內腔中，在上料筒和下料筒之間安裝銅環滑動軸承，銅環滑動軸承的下端與下軸承孔過盈配合，銅環滑動軸承的上端和上軸承孔過盈配合，多面配合使得銅環滑動軸承精確定位，銅環滑動軸承的內接觸面和螺桿間隙配合，形成一個滑動副，聚合物熔體對其還有一定的潤滑作用；噴頭和螺桿為螺紋連接，螺桿轉動一部分起輸料作用，一部分帶動噴頭旋轉，使流量分布均勻；加熱裝置采用加熱圈，分三級加熱，保證預熱、熔融充分到位；高壓靜電發生器與接收裝置連接，溫度傳感器傳遞溫度，外置溫控箱控制溫度。?

本發明一種雙層花瓣形噴頭的靜電紡絲裝置，其電機為可調速的步進電機，可以達到很小轉速，電機通過聯軸器和螺桿相連，通過調節電機的轉速，可以改變螺桿轉速，從而改變擠出熔體的流量，達到調節熔體流量的效果，同時螺桿帶動噴頭轉動，均布熔融聚合物，使射流均勻，從而紡得均勻纖維。

本發明一種雙層花瓣形噴頭的靜電紡絲裝置，在上料筒和下料筒連接處配置有通過上軸承孔和下軸承孔定位的銅環滑動軸承，銅環滑動軸承對螺桿有定位對中作用，保證螺桿在下端不會偏心，從而保證螺桿和料筒之間的間隙均勻，使聚合物均勻輸運；銅環滑動軸承上有分流道，具有分流作用，配合噴頭形成雙層射流；銅環滑動軸承配合螺桿在料筒中旋轉，也帶動噴頭旋轉，使熔融聚合物沿噴頭均勻分布。

本發明一種雙層花瓣形噴頭的靜電紡絲裝置，設置有分流料道，減小了流量，加料口豎直進料，通過料筒外壁的三級加熱圈，將聚合物加熱熔融，熔融聚合物在料筒內腔中流動，熔融聚合物通過銅環滑動軸承分為十六股，銅環滑動軸承內均布八個一級流道，八個一級流道又分成十六個二級流道，十六個二級流道分為兩組，各有八個流道，一組為內圈流道，另一組為外圈流道，熔體通過內外圈流道分別流向噴頭內外層錐面。噴頭緊接銅環滑動軸承下端，為該裝置的核心部分，分為內外兩層，經外圈流道流下的熔體在噴頭外層錐面上均勻分布，不斷沿錐面下落減薄，噴頭上端有下環形流道，在下環形流道上均布八個豎直流道，這八個豎直流道通向噴頭內層錐面。噴頭上的下環形流道和銅環滑動軸承上的上環形流道相配合組成一個完整的環形流道，連通整個內層熔體流道。

本發明一種雙層花瓣形噴頭的靜電紡絲裝置，其噴頭的底端面采用車銑法銑為花瓣形，花瓣的弧形連接處為光滑過渡，防止尖端造成泰勒錐聚集而導致紡絲效率降低。通過雙層花瓣形的噴頭，將單層紡絲轉化為雙層紡絲，擴大形成泰勒錐的面積，不僅提高了紡絲效率，而且在相同流量下，分成多個出口，使流量進一步減小，在兩層噴頭上的熔體液膜更薄，形成的熔體纖維更纖細。

本發明一種雙層花瓣形噴頭的靜電紡絲裝置，可用于粉末狀、粒狀等聚合物顆粒的熔體紡絲，也可用于溶液紡絲。當為熔體紡絲時，為了防止聚合物顆粒發生架橋或者黏結于入口處無法下落，螺桿上端焊接一個刮料板，形狀為直角梯形，其斜邊與加料口內面配合，斜度相同，使得刮料板隨螺桿轉動時，將入口處的物料有效刮落。當為溶液紡絲時，不需要開啟加熱裝置。