[發明專利]氣流輔助內錐面分流式靜電紡絲噴嘴

有效

• 申請號: 201210371918.8
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102864502A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 楊衛民;李好義;焦志偉;陳宏波;閻華;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01D4/06
• 分類號: D01D4/06;D01D4/02;D01D5/00
• 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

靜電紡絲過程就是在噴頭和接收裝置間施加高壓靜電場，使帶電或被極化的流體在電場力的作用下克服表面張力和粘滯阻力，形成射流，在接收板上獲得超細纖維的過程。

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實驗研究和工業化應用的熱點之一。目前關于靜電紡絲的研究大多集中在溶液靜電紡絲方面，在產業化方面也形成了多個單針頭的集成和無噴頭溶液靜電紡絲兩種路線，目前國內外都正在產業化試水，但是單個針頭存在噴頭易堵塞以及紡絲纖維均一性差的缺陷，后者捷克無噴頭工業化紡絲設備的產量仍然有限。溶液靜電紡絲雖然可以紡出小至幾十納米的纖維，但溶劑的使用使它出現了一系列的問題，如溶劑的回收問題、應用于生物醫藥領域的安全問題、聚合物和溶劑的搭配問題、溶劑蒸發引起纖維表面缺陷、使用溶劑的昂貴成本和產量低等問題。而熔體靜電紡絲由于對加熱裝置、靜電隔離裝置、熔體均分裝置的要求相對較高，紡制的纖維相對較粗，因而對于它的研究相對較少，但與溶液靜電紡絲法相比，熔體靜電紡絲是一種比溶液靜電紡絲更加經濟、環保、高效、安全的制備超細纖維的方法，因而熔體靜電紡絲更有希望使靜電紡絲技術走向本質安全的工業化道路。

目前關于熔體靜電紡絲要解決的關鍵問題就是使微米級的纖維直徑進一步減小至百納米級（亞微米級），并且進一步提高其生產效率使其工業化。

日本的Naoki?SHIMADA等人通過定制的線激光光源將薄膜加熱到極低粘度，制備出一排纖維，在原有點光源基礎上提高了纖維的產量，但是其高成本和相對的低產量仍然難以用于批量化生產。

捷克的利貝雷茨科技大學利用狹縫式設備，實現了無噴頭多根纖維的制備，但是其穩定性仍需要繼續探索，并且單排纖維的產量很低。

美國專利US6616435中提到了實現靜電紡絲法工業化生產非織造超細纖維的裝置。但是，在該專利中還存在一些不足。該專利中描述的主要是溶液靜電紡絲法，對熔體靜電紡絲法只是粗略提及，并沒有給出熔體靜電紡絲法生產非織造材料的具體方案和裝置。

美國專利US20090121379A1提出了電輔助熔噴和熱風輔助的電紡絲提出將熱空氣的高速拉伸和電場力的不穩定細化作用結合起來，通過熱風吹拉的作用提高了單根絲的射流速度，再附加電場力的作用，使得纖維細度達到了200nm左右，但是該專利中使用的噴頭仍然是單噴頭，對單股射流的改進，而且實施例只針對了溶液紡絲，熔體紡絲只提出了方法，對于工業化應用仍有其局限性。

中國發明專利CN201010556163.X中提到了傘形噴頭，利用錐形結構很好地將單股流均勻的分散成多股流，解決了批量化難題，但是熔體射流的平均速度仍然小于2m/s，遠遠小于熔噴纖維每秒上百米的射流平均速度，限制了熔體靜電紡絲的產量。

發明內容

本發明提出了氣流輔助內錐面分流式靜電紡絲噴嘴，通過此噴嘴內錐面的分流可以實現單個噴嘴產生多根纖維的功能，減少了單噴針加工難度，實現了噴嘴溫度的精確穩定控制；同時中心發散式氣流噴射的輔助作用，實現了對內錐面上紡絲介質的剪薄、在射流路徑上對射流的加速拉伸以及對射流路徑溫度的間接控制，有效實現了纖維的細化，提高了單個噴嘴靜電紡絲的效率。