[發明專利]振動多針尖靜電紡絲裝置

有效

• 申請號: 201710060156.2
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106757423B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 鄭高峰;朱萍;姜佳昕;張愷;鐘煒政;劉睿敏
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

振動多針尖靜電紡絲裝置，涉及靜電紡絲。設有電源、溶液槽、供液裝置、多針尖組、導向套板、伸縮桿、收集裝置、振動發生器、加熱塊、導管和振動換能器。所述溶液槽設有進液接口、出液接口和外接通孔；所述供液裝置通過溶液槽的進液接口和導管與溶液槽相連；所述振動發生器通過溶液槽的外接通孔和振動換能器與多針尖組的底座底面相連，外接通孔用密封圈密封；所述多針尖組的底面與伸縮桿頂部相連；所述伸縮桿底部固定連接在溶液槽的底面；所述加熱塊均勻分布于溶液槽內部，用于熔融電紡中加熱熔體；所述多針尖組通過導線與電源相連；所述收集裝置設于溶液槽的正上方；所述多針尖組、導向套板與振動換能器振動軸的對稱軸線相互重合。

技術領域

本發明涉及靜電紡絲，尤其是涉及振動多針尖靜電紡絲裝置。

背景技術

靜電紡絲是近年來比較流行的一種制造納米纖維的方法。由于其具有工藝簡單、容易操控、成本較低、材料來源廣泛等優點，所制備得到的纖維膜具有直徑小、孔隙率高、比表面積大、通透性高等特點，使其成為當前研究納米纖維制備的一個熱點。靜電紡絲技術制備的纖維在紡織、過濾器、生物醫學、光電材料、催化劑、傳感器等領域都有著廣泛的應用。

靜電紡絲是將聚合物溶液或者熔體帶上高壓靜電，在電場的作用下形成泰勒錐，當電場增大到足以克服液滴表面張力時，在泰勒錐錐尖處形成帶電噴射細流。在電場力、粘滯阻力、表面張力等作用下，通過纖維的鞭動、拉伸細化，溶劑揮發，最后沉積在收集裝置上，形成纖維。

傳統的靜電紡絲采用的是單根紡絲噴頭進行纖維的制備，效率較低，無法實現纖維的批量化生產。目前提高靜電紡絲納米纖維效率的方法主要是采用多紡絲噴頭進行靜電紡絲(Theron S A,Yarin A L,Zussman E,et al.Multiple jets in electrospinning:experiment and modeling[J].Polymer,2005,46(9):2889-2899)，并且大多數采用的是對多個標準的注射紡絲噴頭進行組裝，靠機械力的推動擠出溶液或熔體，靠電場力的拉伸進行紡絲。但是，標準的注射噴頭的噴絲口直徑大多處于微米級，用這種噴頭進行靜電紡絲，容易因溶劑揮發或熔體固化速度過快而導致噴頭的阻塞，造成紡絲制備的中斷，影響生產效率，同時需要更換噴頭和對噴頭進行清洗，造成紡絲效率的降低，紡絲成本的提高。并且，對于粘度較高的溶液或熔體，由于溶液或熔體的表面張力大，難以克服表面張力形成噴射細流，目前解決的方法主要是采用提高加在噴頭上的直流電壓，使得溶液或熔體在噴頭處的溶液克服表面張力形成噴射細流，但是過高的電壓容易造成空氣的電離。在靜電紡絲過程中，除了上述的利用電場力克服溶液的表面張力的方法之外，采用外力干擾也是一種有效破壞溶液的表面張力的方法。其中，采用機械振動可以增強溶液的流動性，采用外物接觸溶液表面，可以刺破表面，克服表面張力，均是有效破壞表面張力的途徑。目前有采用超聲波震蕩的方式使溶液處于動態流動狀態，克服溶液表面張力形成多射流。但是在靜電紡絲過程中，駐波的位置會偏移，泰勒錐形成的位置和方向不固定，射流和形成的纖維的均勻性較低，射流之間容易發生干擾。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供可克服標準注射噴頭引起的阻塞問題和高粘度溶液或熔體難以克服表面張力形成射流的問題，確保多噴射流的穩定快速噴射，實現纖維批量化生產的振動多針尖靜電紡絲裝置。

本發明設有電源、溶液槽、供液裝置、多針尖組、導向套板、伸縮桿、收集裝置、振動發生器、加熱塊、導管和振動換能器。所述溶液槽設有進液接口、出液接口和外接通孔；所述供液裝置通過溶液槽的進液接口和導管與溶液槽相連；所述振動發生器通過溶液槽的外接通孔和振動換能器與多針尖組的底座底面相連，外接通孔用密封圈密封；所述多針尖組的底面與伸縮桿頂部相連；所述伸縮桿底部固定連接在溶液槽的底面；所述加熱塊均勻分布于溶液槽內部，用于熔融電紡中加熱熔體；所述多針尖組通過導線與電源相連；所述收集裝置設于溶液槽的正上方；所述多針尖組、導向套板與振動換能器振動軸的對稱軸線相互重合。

所述溶液槽可采用敞開式絕緣塑料溶液槽，所述進液接口可設于溶液槽頂部，接口處密封處理，防止溶液的滲漏。