[發明專利]一種溶液微分靜電紡絲噴頭

有效

• 申請號: 201410165961.8
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103911675A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 楊衛民;李好義;李小虎;張有忱;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

本發明涉及一種靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領域。

背景技術

隨著納米技術的升溫，利用靜電紡絲制備納米纖維成為當今研究熱點之一。靜電紡絲技術自發明以來，經過近一百年的發展，在紡絲方法及紡絲材料上均有很大的進展，但對于溶液靜電紡絲而言，其產量低的缺陷始終制約著其產業化的進程。因此考慮如何提高產量，將電紡納米纖維相關產品投入市場成為必然。很多溶液靜電紡絲儀器產業化裝置簡單擴充紡絲針頭數量，然而該方法仍然無法避免紡絲針頭存在的難加工、易堵塞和電場互相干擾的問題，如專利CN1962966A和CN101210352A等。有部分專利也提出了一些無針頭紡絲方案，在一定程度上解決了針頭式紡絲的缺陷，專利CN102828259A中通過環狀鋸齒旋轉進行紡絲，但該裝置每次只有幾個鋸齒能同時出絲，紡絲效率仍然比較低，且殘留的紡絲液流入進料池，影響了溶液的濃度，質量不穩定，可紡材料有限。

本發明針對紡絲針頭存在的問題以及現有無針紡絲方法產量低的問題，提出一種基于溶液微分靜電紡絲方法的靜電紡絲裝置，特別是一種無針紡絲噴頭，該結構避免了針頭加工的高成本及噴頭易堵塞的問題，同時周向電場分布均勻，電荷集中，單噴頭可產生數十根射流，這種一分多方式稱為微分，充分提高了單位紡絲頭面積的紡絲產量。

發明內容

本發明為克服單噴針溶液紡絲產量低的不足，在保證紡絲纖維直徑細度的前提下，提出了一種溶液微分靜電紡絲噴頭，通過此噴頭可以形成多股均一噴射流，僅利用噴頭主軸上的分流槽及其與噴頭套筒之間的間隙獲得多股噴射流，大大提高了靜電紡絲的效率，且避免了毛細管堵塞的問題。

本發明一種溶液微分靜電紡絲噴頭，它主要包括噴頭套筒、噴頭主軸、軸承、齒形帶及電機。其中噴頭主軸下部為一錐體，錐體外表面上有許多均布的微小分流槽，微分的概念即是表示錐體外表面上連續的溶液細分成微小分流，錐體內部有一空腔，錐體外表面與水平線成B角，內表面與水平線成A角，B角大于A角，使錐體邊緣形成尖端。噴頭主軸與噴頭套筒通過軸承進行配合且形成密封，噴頭主軸能夠旋轉，且可上下調節位置，以調節錐體與套筒之間的縫隙大小，針對不同黏度的溶液實現流量的控制，噴頭主軸上端通過齒形帶與電機連接，在電機的帶動下可實現旋轉，齒形帶為高分子材料，噴頭套筒通過上端均布的四個螺栓孔固定在紡絲機架上，筒身上有進料口。

本發明一種溶液微分靜電紡絲噴頭，噴頭主軸上端通過齒形帶與電機連接，在電機的帶動下可實現旋轉，使溶液均布于錐體表面。溶液的粘度低，如果錐體與套筒之間的縫隙太大，溶液流量大，難于紡制出很細的纖維，錐體與套筒之間的縫隙太小，在電場力作用下，溶液容易被一股一股拉出，紡制的纖維易呈串珠型，所以為了克服溶液在錐體、套筒之間粘著，噴頭主軸以10rpm轉速進行旋轉，更利于溶液從錐體與套筒之間的縫隙流出，形成均勻連續的細絲。

本發明一種溶液微分靜電紡絲噴頭，噴頭主軸下部為一錐體，錐體外表面上有許多均布的微小分流槽，錐體內部有一空腔，錐體外表面與水平線成60°角，內表面與水平線成30°角，使錐體邊緣形成尖端，錐體外表面上的微小分流槽的深度逐漸變淺，以在尖端形成更細的泰勒錐。該結構使得電場力集中作用于錐體邊緣，作用力更易于調節。

本發明一種溶液微分靜電紡絲噴頭，改變了傳統的毛細管結構，采用微分原理，利用噴頭表面的分流槽對溶液進行分流及噴頭主軸旋轉且可上下調節位置，即解決了溶液單噴針產量低的問題，又保證了泰勒錐的均勻，大大提高了靜電紡絲的效率，為溶液靜電紡絲的工業化奠定了一定的基礎。

附圖說明

圖1是本發明一種溶液微分靜電紡絲噴頭的剖視示意圖；

圖2是本發明一種溶液微分靜電紡絲噴頭的噴頭主軸等軸示意圖；

圖3是本發明一種溶液微分靜電紡絲噴頭的噴頭主軸俯視圖；

圖4是本發明一種溶液微分靜電紡絲噴頭的噴頭套筒俯視圖。

圖中：1-噴頭套筒；2-噴頭主軸；3-軸承；4-齒形帶；5-電機；1-1-螺栓孔；1-2-進料口；2-1-分流槽；2-2-噴頭外錐面；2-3-噴頭內錐面；2-4-錐體邊緣。

具體實施方式