[實用新型]一種連續供液的無針頭靜電紡絲裝置

有效

• 申請號: 201621108450.3
• 申請日: 2016-10-09
• 公開（公告）號: CN206680625U
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 徐磊;蘇薇薇;李英琳;聶發文
• 申請（專利權）人: 天津工業大學;齊魯工業大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型特別涉及濃度大或粘度大的聚合物混合液，屬于靜電紡絲技術領域。

背景技術

傳統的靜電紡絲裝置主要由高壓靜電發生器、儲液器、注射器、噴絲口等組成，靜電紡絲用于非牛頓流體，霧化分裂出的物質為微小的射流。射流在空氣中經過劈裂、拉伸、細化等過程形成納米纖維沉積到收集板上形成微納米級纖維，廣泛應用在醫療、過濾、光電、食品和化妝品等領域。

現有的靜電紡絲裝置普遍存在溶液濃度和粘度偏大會使噴絲口出現堵塞的情況。連續供液的無針頭靜電紡絲裝置是一項改變紡絲液從存儲裝置到噴絲口的運動方式，實現高濃度或高粘度溶液紡絲。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種適用于高粘度的非牛頓流體紡絲液，紡絲過程不堵塞針頭，可大大減少溶劑成本，提高紡絲效率。

為實現上述目的，本實用新型提供了如下技術方案：

本實用新型公開了一種連續供液的無針頭靜電紡絲裝置，該裝置包含紡絲液存儲裝置、紡絲液旋轉噴絲裝置、高壓靜電裝置、收集裝置。所述的紡絲液存儲裝置為聚四氟乙烯盒，內表面光滑。所述的旋轉噴絲裝置由旋轉齒輪、轉軸、軸承和電機構成；旋轉齒輪是由兩個大小不同的齒輪嚙合而成，小齒輪為低碳鋼齒輪，大齒輪為尼龍齒輪，旋轉齒輪轉動帶動轉軸高速旋轉；轉軸為不銹鋼高精度細針，帶有尖頭，細度是1mm，表面精密拋，具有耐強腐蝕，耐高負荷，適合于高速度運轉。所述的高壓靜電裝置為高壓靜電發生器，其可調節輸出端電壓在0KV～40KV范圍。所述的收集裝置為接收電極板，其為圓形鋁薄板，規格為100mm(直徑)×2mm(厚度)，置于轉軸的正上方。所述的接收電極板和轉軸分別與高壓靜電發生器的兩個靜電發生電極相連接。旋轉噴絲裝置中的轉軸穿過聚四氟乙烯盒底部，置于正中心。

本實用新型提供一種持續供液的無針頭靜電紡絲工藝，大大減少溶劑成本，并提高紡絲效率。

上述連續供液的無針頭靜電紡絲裝置中，在接通電源后，高壓靜電發生器開始工作。此時與，高壓靜電發生器相連接的轉軸和接收電極板之間就會形成高壓靜電場。當聚四氟乙烯圓杯里的溶液是高粘度的非牛頓流體時，由于法向應力差，使得溶液在高速旋轉的轉軸的帶動下，沿著轉軸被拉伸取向并纏繞在細針上，不斷攀爬至頂端。此時，轉軸頂端的溶液會帶上大量負電荷，在高壓靜電的作用下，細針頂端的溶液會形成微小射流，其中這些射流會帶大量的靜電荷，在電場力的作用下沉積到電極板上。

本實用新型的有益效果是：適用于溶液濃度大的紡絲液，減少溶劑的使用和對環境造成的影響。不同于傳統無針頭靜電紡絲設備，新的連續的供液方式能夠提高紡絲效率。其次，裝置省去了注射器以及注射器的推送機構，不存在堵塞針頭的現象。

與現有技術相比，本實用新型所提供的連續供液的無針頭靜電紡絲裝置，其設備總體積和重量大大減小，操作過程簡單和人性化。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型進一步說明：

圖1為實用新型的正截面結構示意圖

圖中1.高壓靜電發生器，2.低碳鋼齒輪，3.尼龍齒輪，4.軸承， 5.電機，6.紡絲溶液，7.聚四氟乙烯盒，8.轉軸，9.電極板。

具體實施方式

見附圖1，本實用新型包括紡絲液存儲裝置、紡絲液旋轉噴絲裝置、高壓靜電裝置和收集裝置。紡絲液存儲裝置為聚四氟乙烯盒7，內表面光滑，在聚四氟乙烯盒7中加入適量的溶液6，適用于高粘度的非牛頓流體紡絲液。旋轉噴絲裝置由旋轉齒輪、轉軸8、軸承4和電機5構成，其中轉軸8為不銹鋼高精度細針，帶有尖頭，細度是 1mm，穿過聚四氟乙烯盒7底部，置于正中心；轉軸表面精密拋，具有耐強腐蝕，耐高負荷，適合于高速度運轉。旋轉齒輪是由兩個大小不同的齒輪嚙合而成，小齒輪為低碳鋼齒輪2，大齒輪為尼龍齒輪3，旋轉齒輪轉動帶動轉軸高速旋轉。高壓靜電裝置為高壓靜電發生器1，其可調節輸出端電壓在0KV～40KV范圍。收集裝置為接收電極板9，其為圓形鋁薄板，規格為100mm(直徑)×2mm(厚度)，置于轉軸 8的正上方。接收電極板9和轉軸8分別與高壓靜電發生器1的兩個靜電發生電極相連接。

使用時，在聚四氟乙烯盒7中加入適量的溶液6，接通總電源，開啟高壓靜電發生器1，預熱。打開電機5，低碳鋼齒輪2和尼龍齒輪3嚙合轉動，與低碳鋼齒輪2連接的轉軸8高速穩定旋轉。開啟高壓靜電發生器高壓開關，調節電壓，轉軸8帶負高壓。開啟接收裝置，電極板9的開始旋轉。溶液隨轉軸的高速旋轉，實現爬桿效應，轉軸尖端的液滴得到連續供應。在電場作用下，尖端處的液滴實現泰勒錐，并被強大的高壓靜電牽伸成紡絲細流。這些細流進一步分裂沉積到電極板9的表面上形成纖維細絲。